CHRONOLOGIE APOLLO

ANNEXE 22

UNE MISSION APOLLO
COMME SI VOUS ETIEZ

Le lanceur Saturn 5 est constitué de millions de pièces construites par des milliers de société à travers les Etats Unis. Tous ces éléments forment le premier, le second et le troisième étage d' un véhicule de près de 110 m de haut avec le vaisseau Apollo. 

La société Boeing est le maître d' oeuvre industriel du programme, le centre Marshall est responsable du lanceur, le centre Johnson du vaisseau et le centre Kennedy des opérations finale de montage et de lancement. Six firmes principales se partagent la réalisation du Saturn 5, Boeing pour le premier étage S1C intégré à Michoud près de la Nouvelle Orléans, North American pour le second S2 intégré à Seal Beach Californie, Mc Donnel Douglas pour le troisième S4B assemblé à Huntington Beach Californie aussi. IBM réalise le cerveau électronique à Huntsville, Rocketdyne les moteurs à Conaga Park, North American rockwell les modules CSM à Downey et Grumman le LM à New York.

Le transport des éléments constituant Saturn 5 arrivent des quatre coins des USA par divers moyens de transport. Les plus gros éléments, le S1C et le S2 arrivent au KSC par péniches. Le S1c part de Michoud au centre de tests du Mississipi puis retourne à Michoud et gagne enfin la Floride par le Golfe du Mexique. 

Le S2 passe par le canal de panama pour aller au centre du Mississipi, puis contourne la Floride pour rallier le KSC.

Le S4B, plus "petit" est transporté par avions géant de Aero Spacelines, les Super Guppy. ils assurent aussi le transport de l' anneau IU, les modules Apollo, CM, SM et LM.

Les moteurs sont transportés par camions après avoir été transporté dans les premiers temps par avion.

Le matériel transporté par route, air et mer et rail entre les différents centres atteint 250 000 tonnes par an. Près de un millions de km sont franchis annuellement par les avions de transport utilisés dans le programme dont plus de 700 000 par les Guppy et 200 000 par les avions mis à la disposition de la NASA par le DoD. 240 000 km sont franchis par voies maritimes et fluviales.

Chaque module est testé par son constructeur avant livraison au KSC et il y passe encore 6 mois de contrôle avant d' être assemblé et mis sur le lanceur. Les étages sont aussi testé avant leur acheminement en Floride, à Sacramento Californie pour le S4B et au Mississipi pour les étages S1C et S2.     

L' assemblage de tous ces éléments est réalisé en Floride dans un gigantesque bâtiment le VAB. Le montage en lui même des étages ne dure que quelques jours, les contrôles et les tests eux durent plusieurs semaines à l' intérieur du bâtiment. Le vaisseau Apollo complet monté, le Saturn 5 est amené sur le pad à 5 km de là attaché à sa tour ombilicale sur une gigantesque plateforme, elle même transportée par un engin à chenille, le Crawler Transporter.

Sur le pad, le lanceur est "brancher" électriquement, pneumatiquement avec les installations du sol (Overall test, Plug In). Une structure mobile de service vient ensuite "englobée" l' ensemble pour les derniers contrôles et préparatifs avant le compte à rebours.

La revue d' aptitude au vol Flight Readiness Test est le dernier pas vers avant la démonstration du compte à rebours CDDT (CCountDown Demonstration Test). Les équipages principaux et de réserves participent à cette FRT. 

Après le remplissage en ergols hypergoliques et en RP1 commence le CDDT. Il est divisé en deux parties, la partie "humide" wet et la partie "sèche" dry. La partie wet est réalisée en premier, et comprend le compte à rebours en entier, avec chargement des propergols, jusqu' à T-8,9 secondes. Les équipages ne participent pas à ce CDDT wet. Quand il est terminé, le propergol est vidangé des étages du lanceur et la dernière partie du décompte est remis en route, en simulant le remplissage avec cette fois l' équipage principal comme il le fera le jour J.  

Contrairement aux programme Mercury et Gemini, Apollo est géré par l' informatique vue la complexité du lanceur. Des computeur RCA IIOA sont ainsi utilisé pour les séquences automatiques et les vérifications du VAB au décollage. D' autres computers similaire (ACE Acceptance Checkout equipment) mais séparé sont utilisés pour le vaisseaux Apollo depuis des salles dans le MSOB (dans la zone industrielledu Cape).

Le compte à rebours final est géré par 450 personnes au KSC installées dans les "Firing room" du centre de lancement LCC à 5 km du pad, attenant au VAB. Mais ce sont plus de 5000 personnes qui supervisent l' ensemble des opérations depuis l' arrivée des éléments, étages et vaisseaux jusqu' au lancement. Il dure 28 heures avec 6 heures de pause à T- 9 H pour des travaux éventuels. Il est précédé d' un pré compte qui commence 5 jours avant le lancement pour la préparation des modules CM, SM et LM, l' activation des piles à combustibles et le remplissage en hélium de l' étage de descente du LM. Le CD débute après une pause de 5 heures. 

Voici ci dessous le compte à rebours pour la mission Apollo 11. Il existe quelques variantes pour les autres missions avec notamment les activités de l' équipage. 

T moins Heure: Minutes: Secondes Evénements
28:00:00 Début du compte à rebours
27:30:00 Installation des batteries de vol (jusqu' à 23:30:00)
Finalisation des rangements du CM et du LM (jusqu' à 15:00:00)
21:00:00 Chargement d' hélium dans le LM (jusqu' à 19:00:00)
24:30:00 Mise en puissance du S2
24:00:00 Mise en puissance du S4B
16:00:00 vérification de la sauvegarde du lanceur (jusqu' à 10:45:00)
10:00:00 Départ de la tour de service MSS vers son site parking
09:00:00 Pause de 6 heures pour travaux éventuels
09:00:00 Fin de la pause et fermeture de l' écoutille CM
08:59:00 Evacuation du pad pour le remplissage en ergols cryogénique
08:30:00 Vérification du vaisseau par l' équipage remplaçant
08:15:00 Remplissage en LH2 du S1C
07:28:00 Démarrage du remplissage en LOX du S4B
07:04:00 Fin du remplissage LOX S4B
Début du remplissage en LOX du S2
06:27:00 Fin du remplissage LOX S2
Début du remplissage en LOX du S1C
05:17:00  Réveil des astronautes
05:02:00 Examen médical des astronautes
04:57:00 Fin du remplissage LOX S1C
04:54:00 Début du remplissage en LH2 du S2
04:32:00 Déjeuner de l' équipage
04:11:00 Fin de remplissage en LH2 du S2
Début du remplissage en LH2 du S4B
03:57:00 Habillage des astronautes
03:28:00 Fin du remplissage en LH2 du S4B
03:07:00 Départ de l' équipage du MSOB (13 minutes de trajet)
02:40:00 Début de la simulation d' évacuation en urgence
02:10:00 Fin de la procédure d' évacuation en urgence
01:55:00 Vérification des liaisons MCC/Apollo
01:40:00 Fermeture de l' écoutille du CM
01:00:00 Ajustement du niveau RP1 du S1C
00:43:00 Retrait du bras d' accès au CM (à 12°)
00:42:00 Armement du système pyro de la tour LES
00:40:00 Vérification finale de la sauvegarde lanceur
00:35:00 Fin de l' ajustement en RP1 du S1C
00:20:00 Arrêt de l' instrumentation opérationnelle du LM
00:15:00 Branchement du vaisseau sur alimentation interne
00:05:30 Armement des explosifs
00:03:10 Début de la séquence TCS Terminal Count Sequence
00:00:50 Branchement du lanceur sur alimentation interne
00:00:17,2 Commande de guidage référentiel terminée
00:00:08,9 Commande de mise à feu du S1C
00:00:02 Moteurs F1 à 100%
00:00:00 Décollage

100 wagons assurent le remplissage des réservoirs du Saturn 5 (3650000 litres, soit pour un automobiliste 700 fois le tour de la terre). 95 moteurs composent le lanceur, du F1 de 700 tonnes de poussée au moteurs SE8 de 45 kg de poussée du module de commande. L' ensemble de ces moteurs développent  300 millions d'e CV dont 160 pour le premier étage. Elle est suffisante pour envoyer la totalité des vaisseaux pilotés lancés depuis 1961. n fait, 

 

Two... One... Zero... Ignition! ... We have ignition!... Lift-off!... We have lift-off!..

A moins de 5 kilomètres, il faut porter des lunettes de soleil et bien se boucher les oreilles pour ne pas devenir aveugle ou sourd! Le vaisseau Apollo et ses trois passagers ne sont que bien peu de chose au sommet de cet engin de 112 mètres de haut, pesant 2 750 tonnes.

T+ 00: 01:21,0 Saturn 5 passe la zone de pression dynamique maximale à 13183 m d' altitude. 

T+ 00:02:15, le premier étage Boeing S-1C termine son travail après avoir brûlé 13 000 litres à la seconde... A chaque seconde, la fusée s'allège d'environ 13 tonnes, la masse d'une vingtaine de voitures européennes... Mais c'est la consommation minimale pour assurer au " monstre " une puissance équivalente à celle d'une file de grosses voitures américaines, pare-chocs contre pare-chocs entre New York et Los Angeles... L' altitude est alors de 44,26 km, la vitesse de 1977 m-s et la distance du pad de 46 km.

T + 00:02:42, le S-IC se détache et tombe en mer, tandis que le deuxième étage North American S-Il commence à jouer son rôle, sous l'impulsion de ses cinq moteurs Rocketdyne J-2 de 100 tonnes de poussée. Avec le deuxième étage S-Il intervient la phase de croisière. Le S-IC a donné l'accélération initiale. Il s'agit maintenant de continuer sur la lancée et de gagner, un par un, les kilomètres/secondes qui permettront la satellisation autour de la Terre. Cette phase du vol est pourtant délicate: le S-Il, avec ses 10 mètres de diamètre et 25 mètres de haut, chargé de 420 000 kilos d'hydrogène et d'oxygène liquides, constitue une bombe aussi puissante qu'un engin atomique... 

T+ 00:03:17,2, les couches denses de l'atmosphère étant désormais franchies, la tour de sauvetage et la protection thermique du module de commande CM peuvent être éjectées. C'est autant de poids mort que la fusée devra accélérer. En cas d'accident, les astronautes pourraient encore redescendre sur Terre à bord de leur vaisseau comme lors d'une rentrée atmosphérique classique.

T+ 00:07:39, le moteur central du S2 s' éteint.

T + 00:09:11, les quatre autres moteurs du S2 s' éteignent à leur tour. L' altitude est de 185 km, la vitesse de 6915 m-s
Après que ses cinq moteurs à hydrogène ont craché, pendant six minutes et demie, leurs 500 000 kilogrammes de poussée (autant qu'une quinzaine de fusées Diamant ou que le premier étage de la fusée soviétique Vostok), le deuxième étage S-Il se détache et va se volatiliser en rentrant dans les couches denses de l'atmosphère. La " jupe inter étage , qui reliait les 1er et 2e étages, se détache à son tour. Il faut se débarrasser de toutes les masses inutiles...

T+ 00:09:15, le troisième et dernier étage S4B prend le relais. La première vitesse cosmique, celle qui permet la satellisation autour de notre globe, est presque atteinte. Il suffit d'une " petite " impulsion du moteur Rocketdyne J-2 - le temps de brûler 37 tonnes d'hydrogène et d'oxygène!... - pour injecter sur orbite terrestre basse le vaisseau Apollo dont le S-IVB et sa réserve de propergols restent solidaires.

T + 00:11:40, le moteur J2 s' arrête.

T+ 00:11:50, le vaisseau Apollo de 140 tonnes (5% de la masse du départ) est placé sur orbite de parking à 187 km d' altitude. La fusée est alors à 2711 km du pad. 


A l'allumage des moteurs du premier étage, Saturn 5 s'élève verticalement de son pad de tir jusqu'à dépasser son tour ombilicale tout en s'en écartant légèrement. A ce moment, il entame une manoeuvre de "rolling" de rotation sur lui mêmeafin de s'aligner sur l'azimut désiré. Plus précisément, la manoeuvre permet d'aligner la position 1 de référence du lanceur avec cet azimut, compris entre 72 et 108°. 

L'azimut est en fait l'angle du vecteur de vitesse projeté sur la surface de la terre avec le Nord, la direction de lancement par rapport au Nord. Ce qui explique qu'un lancement vers l'Est a un azimut de 90°. L'alignement des pads 39 du centre Kennedy a été choisit pour des raisons pratique de construction et d'aménagement au sol. Il est de 90°. Parce que les missions lunaires pouvaient nécessiter des azimut différents, il a été décidé de réaliser une manoeuvre de roll afin de s'aligner sur l'azimut désiré.  Il y a une relation entre l'azimut de vol et la latitude de la base de lancement. L'inclinaison minimale d'une orbite dépend de la latitude du site de tir et ne peut être inférieure à cette latitude. Un azimut minimal de 72° permet d'éviter de lancer au dessus les Bermudes.

L'orientation du pad est telle que la position 1 du lanceur est à l'Est.

Un azimut de 90° permet de profiter du maximum de vitesse de rotation de la terre à la satellisation. Saturn 5 permet de lancer des charges vers la lune avec des azimut de 72 à 108°. Cependant, les réserses de performances de vol sont considérablement réduites. Pour cette raison, la mission demandera des limites dans le choix des azimut de lancement. L'azimut de lancement pour rejoindre la lune dépend de l'heure du jour. Une heure tardive permet un grand choix d'azimut. Ce large choix est cependant limité par trois considérations: la sauvegarde des biens et des personnes, la performance du lanceur et la couverture radar au moment de l'insertion en orbite terrestre. Pour cette dernière, le fait que le Saturn arrive en orbite au dessus de l'Atlantique oblige une importante couverture par des navires de poursuite en mer. Selon l'azimut, leur cône d'efficacité sera plus ou moins réduit. L'azimut de tir pourra être changé plus facilement que la position des navires en mer. Ces derniers restent en fait dans une zone où leur couverture radar reste acceptable. Toutes ces "contraintes" déterminent un azimut de lancement entre 72 et 108° avec une préférence de 90° vers l'Est. 

Tout les avions classiques ont un axe de référence qui permet de définir les algorithmes de pilotage. Le haut et le bas sont clairement définis par rapport aux ailes. Sur Apollo, les astronautes sont couchés en fait au dessus du lanceur "en haut". La face du lanceur au dessus d'eux correspond à la position 1. Sur le pad 39, cette position est en direction de l'Est, donnant un azimut de 90°. Après le lancement, il tourne pour prendre l'azimut qui lui a été assigné pour sa mission en fonction de l'heure et d'autres facteurs. La position de référence du lanceur a été choisit non pas au hasard, mais pointant vers le Sud au moment du lancement. Elle tourne ensuite vers la droite de 38 à 140°. Cette position de référence sur le lanceur permet d'aligner le plus précisément possible les équipements de l'unité d'instrumentation IU, les gyroscopes notamment (à cardans mécaniques) évitant leur "blocage" tant redouté. Le programme de roll était très primitif comparé aux programme informatique d'aujourd'hui. Le guidance est considérablement simplifié si l'axe de tangage Y (pitch) du système de guidage est perpendiculaire au plan de l'orbite, les deux autres axes (lacet et roulis étant dans le plan orbital. Cela réduit l'ascension en orbite a un problème en deux dimensions, simplifiant la programmation, limitant les charges des petits ordinateurs utilisés à l'époque. La rotation du lanceur permettait d'avoir des mouvements simples pour les corrections, évitant de tourner le lanceur sur son pad ce qui entraînait la modifications des systèmes d'alimentation en ergols, fluides et énergie. Le programme de vol prenait ensuite le relais. Dans cette position, les astronautes étaient "tête en bas" ce qui leur permettait en cas de vol avorté de voir par les hublot du module de commande l'océan et la terre comme référence. Enfin, cette position permettait d'aligner l'ensemble des antennes chargées de recevoir et de transmettre les données au sol. 

Une variation de l'azimut de lancement fera aussi varier le plan orbital de l'orbite de parking autour de la terre et le vol vers la lune (Translunar Coast). Cela occasionnera aussi des changements pendant les manoeuvres d'injection vers la lune TLI (TransLunar injection), les corrections de trajectoire MCC (Mid Course Correction)  et d'insertion autour de la lune LOI (Lunar Orbital insertion).

Apollo 10 a été lancé avec un azimut compris entre 72 et 108°. Il a été réduit après entre 72 et100°, avec pour Apollo 14 72-96° et Apollo 15 80-100° par exemple. pour Apollo 10, l'azimut de tir changeait selon lheure du jour permettant d'optimiser la consommation en carburant lors de l'injection vers la lune selon une trajectoire de retour naturel. D'autres facteurs influent sur l'heure de lancement, comme les conditions d'éclairement du site d'atterrissage sur la lune (l'angle du soleil par rapport à l'horizon). 

Pendant une heure et demie ou trois heures (une ou deux révolutions), c'est l'attente... Mais pas une simple attente inactive, loin de là: Les techniciens au sol déterminent les caractéristiques exactes de l'orbite de parking, afin de confier rapidement aux ordinateurs le calcul du point précis où il faudra mettre à nouveau en marche le moteur du troisième étage S4B pour que le vaisseau s'élance vers la Lune... dans la bonne direction. A bord, les trois astronautes n'ont toujours pas droit au repos: Il faut vérifier une " check-list " de 200 pages. Pas question de chômer... Pas question non plus de partir pour une semaine de voyage intersidéral sans être certain que tout marche bien.

T+ 02:44:14, le grand moment arrive enfin, le moteur J-2 est remis en marche. En cinq minutes, il permet de passer de la première vitesse cosmique, 28 000 kilomètres/heure, à la seconde vitesse cosmique, 41 000 kilomètres/heure, celle qui permet d'échapper à l'attraction terrestre...

T+ 02:50:00, le train spatial est en route vers la lune TLI, Trans Lunar Injection sur une orbite de retour naturel de 111 km de périgée. Désormais, les astronautes ne peuvent plus compter que sur eux et sur leur vaisseau. Ils s'éloignent rapidement de la Terre. Radio et télévision sont les seuls liens avec notre globe. Que le moteur du module de service, le " SPS ", ne fonctionne pas et ils risquent de s 'écraser sur la Lune ou, 7 jours après, sur la Terre...
Mais ils sont vite rassurés: après une trop courte période de repos, une opération délicate va retenir toutes leurs pensées et leur permettre de vérifier encore le 'bon fonctionnement des principaux systèmes du vaisseau.

T+ 03:20:00, le CSM (l'ensemble formé par le module de commande " CM " et le module de service " SM ") est séparé du 3eme étage S4B au sommet duquel est fixé le module lunaire LM. Ce dernier est logé dans un carénage en quatre sections qui s'ouvrent à la manière de pétales pour permettre l'accès au LM et donner aux astronautes un repère pour le pilotage. Le CM fait un demi-tour sur lui-même et se rapproche progressivement du LM. Pour ces manoeuvres, les pilotes agissent sur les groupes de petites fusées de contrôle d'altitude du SM, 16 au total. Amarrage, le sas du CM est venu se fixer sur le sas supérieur du module lunaire LM. L'opération est en tous points semblable à l'arrimage d'une cabine Gemini et d'un étage Agena, exploit réussi à de nombreuses reprises en 1966. Les conditions, toutefois, sont différentes. Car si le rendez-vous des Gemini et des Agena s'effectuait sur orbite terrestre, il s'agit désormais d'un arrimage sur trajectoire translunaire, les véhicules s'éloignant de notre planète mille fois plus vite qu'un coureur cycliste. Certes, le CSM et l'étage S4B sur lequel est fixé le LM se déplacent à la même vitesse - leurs vitesses relatives sont donc nulles - mais l'opération n'en est pas moins délicate. Les astronautes ne doivent compter que sur leur adresse.
La Terre est un magnifique globe bleu brillant dans le ciel entièrement noir, mais il n'est pas question de rêver. Les astronautes doivent contrôler que l'arrimage s'est bien effectué et que les équipements du  LM fonctionnent normalement.

T+ 04:10:00, les astronautes extraient le LM et abandonnent le S4B à lui-même. Pour plus de sécurité, les moteurs auxiliaires de l'étage seront remis en marche afin de l'éloigner du vaisseau.  Désormais, il ne reste plus que 45 des 2 850 tonnes de l'engin au départ! La fusée Saturn 5 a définitivement joué son rôle et les trois modules du vaisseau Apollo, qui ne représentent guère que 1,5 % de la masse totale au lancement, foncent vers notre satellite naturel. L'attraction terrestre agit toujours sur le vaisseau et le freine quelque peu, mais l'élan est suffisant pour qu'il ne revienne pas sur ses pas avant d'avoir pénétré dans le secteur lunaire. L'orbite translunaire choisie demeure une orbite terrestre, mais à très grande apogée, c'est dire que le vaisseau, s'il continuait sur sa lancée, irait au-delà de la Lune puis reviendrait automatiquement vers la Terre.

Sur le trajet lunaire, plusieurs corrections de trajectoire seront utiles. Ce sont les lois de la mécanique célecte, les heures de lancement qui les définis. Pour ces manoeuvres, les astronautes mettent à feu le SPS, le moteur du module de service, dans la direction que leur indique le calculateur de bord et que confirment les ordinateurs terrestres. entre ces correctionss, l' équipage goûte un repos bien mérité avant d'avoir à commander ultérieurement si besoin d' autres corrections de trajectoire. 

Cette période de croisière, pendant 70 heures environ soit deux jours et demi, n'est pas la plus passionnante de la mission, mais les astronautes n'y peuvent rien: on peut modifier un vaisseau ou une fusée, mais pas raccourcir la distance Terre-Lune... Le temps passe vite, toutefois, entre les repas, les périodes de repos, celles d'exercice et les innombrables mais indispensables contrôles. Il y a tant de choses à vérifier pour s'assurer que le vaisseau fonctionne normalement et, surtout, fonctionnera bien jusqu'au retour. Les astronautes doivent naviguer afin de déterminer la position précise de leur vaisseau. Pour cela, ils disposent d'un sextant. Les instruments sont améliorés, mais le principe est le même que du temps de Christophe Colomb... La Lune grandit régulièrement derrière les hublots. La trajectoire est correcte.

T+ 70:00:00 (78:00:00 pour Apollo 15), les astronautes font pivoter le vaisseau et déclenchent la mise à feu du moteur du SM pour se transférer de l'orbite translunaire sur une orbite circumlunaire LOI Lunar Orbit Insertion (" sélénoexcentrique "). La direction du rétro-freinage et sa durée doivent être extrêmement précises afin que l'orbite soit convenable. C'est une question de centièmes de degré, de centièmes de seconde. Si la direction du rétro-freinage n'était pas correcte, le vaisseau s'éloignerait ou se rapprocherait dangereusement de la Lune. Certes, une nouvelle correction serait possible - le moteur du SM, fournissant 10 tonnes de poussée, peut être remis en marche jusqu'à 50 fois - mais ce serait là une consommation excessive de propergols dont le besoin pourrait se faire sentir lors du retour vers la Terre.

Le vaisseau amorce donc sa course sur orbite sélène. Il s'agit maintenant de vérifier à nouveau tous les équipements, et en particulier ceux du module lunaire, avant de se lancer dans la grande aventure. Si l'un ou l'autre des systèmes de bord ne fonctionnait pas, il serait toujours temps de remettre à feu le moteur SPS pour revenir sur Terre. La vie de trois hommes est en jeu. Il n'est donc pas question de prendre de risques inutiles. Si tout va bien, et seulement si tout va parfaitement bien, deux des astronautes passent du CM dans le LM par le sas commun. Les deux hommes retenus pour la délicate mission sont le commandant de bord et le pilote du LM. Continuant à tourner autour de la Lune à bord du CSM, le pilote sera leur seul lien avec la Terre et attendra patiemment leur retour pour les ramener à nous. Il ne vivra pas une expérience aussi excitante que celle des deux autres, mais il n'en aura pas moins un rôle primordial à jouer tout en observant scientifiquement la surface du notre satellite naturel et l'immensité de l'univers. Survolant le LM toutes les deux heures environ, le pilote du " CM " devrait pouvoir observer ses compagnons. 

Le commandant de bord et le pilote du LM ayant vérifié que tout marchait bien, ils se séparent du CSM à T + 100 heures après le lancement. La grande aventure commence vraiment!... 
Le CSM et le LM voguent de conserve, tandis que se font les derniers contrôles, toujours en liaison par radio et télévision avec les techniciens de la Terre. A bord du " LM ", les deux astronautes n' ont pas de couches ni de sièges: le véhicule devait être le plus léger possible et les économies de poids ont porté dans tous les secteurs. Ils sont debout en face des hublots, attachés toutefois par des sangles souples. Cette position n'a rien d'inconfortable en apesanteur et les sangles n'ont pour mission que de retenir les deux hommes pendant les périodes d'accélération et de décélération, ou pendant les périodes de repos sur la Lune. Les calculatrices terrestres et de bord déterminent le point où doit se faire la mise à feu du moteur de descente pour que l'alunissage ait lieu dans la zone souhaitée.

T + 101 heures, les deux astronautes se placent sur une orbite de transfert qui les rapproche rapidement du sol lunaire.

Les premières missions Apollo vers la lune (Apollo 8, 10 et 11) étaient mises sur des trajectoires dites de "retour naturel", avec un apogée à plus de 3500 km de la lune permettant par simple gravité de revenir naturellement vers la lune. Principal inconvénient, la manoeuvre est très gourmande en carburant et allonge d'au temps la durée du voyage. 

A partir des missions "H", Apollo 12, 13 zt 14, les trajectoires sont "semi-hybrides". La mise sur sur orbite réalisé par l'étage S4B est dans un premier temps du type "retour naturel", c'est à dire permettant un retour vers la terre en passant derrière la lune sans allumage de moteurs. Apollo 12 est un vaisseau plus lourd qu'Apollo 11. Après l'insertion en orbite lunaire, une correction est réalisé pour mettre l'ensemble CSM-LM sur une trajectoire interceptant la lune. 

Avec les missions J, dès Apollo 15, le vaisseau était injecté directement sur une trajectoire de non retour. Pour Apollo 15, une simple correction avec les moteurs RCS suffisait pour obtenir un changement en trajectoire de retour naturel. Par contre pour Apollo 17, elle nécessitait un allumage du moteur de descente du LM.

Le LM, pendant une petite heure, se rapproche toujours plus de la Lune. De plus en plus vite. A l'aide de petites fusées de pilotage, les astronautes contrôlent l'attitude de leur engin. Ils lui donnent la position idéale pour la remise en marche du moteur de descente. Cette fois, il ne s'agit plus d'un simple changement d'orbite, mais bien du grand coup de frein final, à T + 102 heure.

Le LM est pratiquement parallèle à la surface et les astronautes ne voient que les millions d'étoiles et, loin, très loin, la Terre. Après huit longues minutes, le pilote redresse doucement le LM. Il n'est plus alors qu'à quelques centaines de mètres du sol.

Les orbites lunaires décrites par Apollo étaient très proche de l'équateur conséquence de l'injection sur une trajectoire dite de retour naturel. L'apogée maximal atteignait 108 km et le périgée 23 selon une trajectoire rétrograde. Seuls Apollo 15 et 17 se sont éloignés de l'équateur, avec un site incliné à 26°N pour Apollo 15. L'orbite du CSM étant sur la même inclinaison (151°). La mise en orbite lunaire LOI était opéré lors du passage derrière la lune à une altitude de 306 km. Une fois sécurisée, elle était abaissée à 110.  Au cours d'Apollo 15, l'orbite lunaire a été abaissé à 106- 17 km. Pendant le sommeil de l'équipage, l'orbite a légèrement descendu à 13,5 km à cause des irrégularité de gravitation de la lune. A cette altitude, et à 9000 km-h, le sol défilait à 7° par seconde.

La technique du LOR, rendez vous en orbite lunaire contrairement à la technique de von Braun EOR, ne permettait pas des alunissages sur des sites proche des pôles. Pour alunir sur des sites autour des pôles, il aurait fallu injecter Apollo sur une trajectoire qui aurait nécessiter de multiples allumages en cas de vol avortés. La NASA avait des inquiétudes quand à la sécurité de ces vols. L'inclinaison des sites par rapport à l'équateur lunaire dépend du moment où est allumé le moteur SPS pendant la traversée vers la lune. Si vous voulez une orbite équatoriale, l'allumage du moteur aura lieu à un point à gauche ou à droite de l'équateur selon l'endroit où ce trouve le vaisseau. Par contre pour une orbite polaire, l'allumage se fera au dessus des pôles. Un atterrissage sur un site polaire réduit la fenêtre de lancement pour la remonté vers le CSM. Avec un site équatorial, ou proche de l'équateur,  le plan de l'orbite du CSM passe toujours au dessus du site. Avec un site polaire ou a orbite très inclinée, avant que le LM ne soit prêt à rejoindre le CSM, la lune aura tourné de telle façon à ce qu'elle ne soit plus dans le plan orbital du CSM.

Il faut maintenant, dans la zone choisie pour l'alunissage d'après les photos des Lunar Orbiter, déterminer un point précis au milieu de tous ces cratères et de tous ces rochers. La vitesse du LM est désormais pratiquement nulle et une simple action sur la commande du moteur à poussée variable pourrait l'immobiliser sur place. Ou le renvoyer vers le CSM si quelque chose à bord ne fonctionnait pas normalement! Mais tout se passe normalement. Les astronautes repèrent un terrain relativement plat, au fond d'un petit cratère. Ils réduisent la poussée du moteur, s'immobilisent à quelques mètres du lurain en redonnant un peu de gaz, à la manière d'un hélicoptère dans l'atmosphère terrestre. Ils réduisent encore un peu la poussée, s'immobilisent un court instant à quelques dizaines de centimètres et se laissent choir en douceur...

T+ 103 heure, les quatre pieds du LM s'enfoncent dans le sol et se stabilise immédiatement. 

Le premier souci n'est pas de regarder les environs: Il faut s'assurer que rien à bord n'a souffert de l'impact. Les techniciens de la Terre vont être rassurés sur le bon fonctionnement des équipements avant de demander quel aspect a la Lune vue.., de la Lune.

La durée du séjour lunaire peut varier de 21 h 36 pour Apollo 11 à près de 75 heure pour Apollo 17. 

Il leur faut ensuite rentrer à bord, en empruntant comme pour la descente la petite échelle disposée en face du sas frontal, pour faire le plein d'énergie et d'oxygène. Pour se reposer, aussi... car le travail et même la simple marche, dans ces conditions de pesanteur réduite, sont extrêmement fatigants.

Mais même les meilleures choses ont une fin, et il faut penser au retour après cette journée et demie passée sur ce gros rocher de 3 500 kilomètres de diamètre qui tourne à 380 000 kilomètres de la Terre. C'est une phase délicate, puisqu'il faut aller réaliser un rendez-vous avec le CSM sur orbite lunaire sans avoir pour cela les fantastiques installations de Merritt Island ni tous les radars qui, sur Terre, peuvent permettre un rendez-vous spatial pour une consommation minime de propergols.

L'étage de descente du LM sert de rampe de lancement pour l'étage de remontée. La petite fusée mono-étage qu'est la partie supérieure du LM s'élève doucement et prend de la vitesse sous l'impulsion du moteur de 1 600 kilogrammes de poussée. Elle s'incline et se place sur l'orbite de transfert qui l'amènera à proximité du CSM.

Insensiblement, sans qu'il n'y ait rien à faire que donner si besoin la petite impulsion qui corrigera l'orbite, le LM se rapproche du CSM. Une demi-heure s'écoule.

La phase finale du rendez-vous commence trois heures après le départ de la lune toujours avec l'aide du radar et de la calculatrice de bord. Ils disent dans quelle direction et pour quelle durée donner les toutes petites impulsions qui amèneront l'engin à quelques dizaines de mètres seulement du vaisseau-mère. Ensuite, ce ne sera plus qu'affaire d'appréciation. Les pilotes amèneront leurs deux vaisseaux en regard l'un de l'autre, à l'aide des petits jets de contrôle, comme ils l'ont fait plus tôt dans la mission, comme ils l'ont fait des dizaines de fois en simulateur sur la Terre.

L'arrimage se fait trois et demi après le départ de la lune (2 heures pour Apollo 15), non sans quelques difficultés d'alignement... Car les pilotes du " LM ", toujours sanglés, ne peuvent voir le " CSM " qu'au travers de petits hublots juste à leur verticale. C'est au pilote de ce dernier de faire l'essentiel du travail. Le verrouillage ayant été vérifié, la pression étant la même dans les deux habitacles, le sas peut être ouvert. C'est la joie des retrouvailles sur orbite lunaire, encore qu'il n'y ait guère de temps à perdre: il y a encore beaucoup de choses à faire avant de prendre le chemin du retour! Et dans l'Espace, on se fatigue vite... Il faut également se reposer souvent. Les astronautes coupent tous les circuits du LM et font passer dans le CM les échantillons du sol lunaire qu'ils ont recueillis tant en surface qu'à faible profondeur. Désormais, l'étage de remontée n'est plus qu'un poids mort. Il est largué 4 heures après le RV. Une petite action des fusées de contrôle permet d'éloigner le CSM à une distance respectable qui ira en s'accroissant à la suite de ce léger changement d'orbite. 

Il faut attendre maintenant le moment idéal pour s'élancer vers la Terre. Trois heures s'écoulent, qui seront mises à profit par les trois héros pour contrôler à nouveau tous les ensembles et équipements du vaisseau et vérifier sa position. Il s'agit de viser juste, une fois encore. Les réserves de propergols sont suffisantes, mais elles ne sont pas énormes au point de pouvoir se permettre toutes les fantaisies.

Au moment précis, soit entre 3 heures 30 et presque une journée pour les missions J (Apollo 15,16 et 17), le moteur SPS est mis à feu. Apollo repart vers la terre. Le retour du vaisseau vers la Terre est pour les astronautes la seule partie un peu " ennuyeuse " de la mission. C'est pourquoi ils ont été autorisés, malgré le coût extraordinaire de chaque gramme envoyé vers la Lune, à emporter quelques kilos de matériel récréatif. Comme à l' aller, quelques corrections de trajectoire sont réalisées pour ajuster le vaisseau dans le corridor de rentrée.

La Terre est toute proche maintenant, les corrections de trajectoire ont permis au vaisseau d'entrer dan l'étroit couloir théorique, de part ou d'autre de la trajectoire idéale Quelques dizaines de kilomètres plus haut seulement et le vaisseau repartait pour le lointain espace après n'avoir que frôlé la Terre... Quelque dizaines de kilomètres plus bas et il se consumait en rentrant trop brutalement dans l'atmosphère terrestre... Cette fois, les réservoirs du SM sont vides ou presque... Contraire ment aux Mercury et Gemini, Apollo n'a pas de rétro-fusée. Et c'est pour cette raison que le vaisseau doit être conduit avec précision dans le " corridor spatial " qui l'amènera à se freiner dans l'atmosphère Le SM n'est plus d'aucune utilité. Les provisions du CM en énergie et en oxygène seront largement suffisantes pour la dernière demi-heure

Le SM est donc largué et abandonné à son sort et se consumera dans les couches denses de l'atmosphère. Pour les trois astronautes, une partie difficile reste à jouer. La rentré dans l'atmosphère est tout aussi délicate que l'alunissage, tout aussi délicate que les rendez-vous... Sans rétro-fusée, fonçant vers la Terre à plus de 40 000 kilomètres/heure, le vaisseau doit arriver tangentiellement afin de pénétrer obliquement, progressivement, dans les couches supérieures de l'atmosphère. Il faut surtout qu'il ait l'inclinaison idéale pour que cette entrée soit progressive, les astronautes étant dans la meilleure position pour " encaisser " la décélération et le vaisseau étant recouvert d'un matériau ablatif de protection thermique inégalement réparti.

Cette inclinaison idéale est maintenue au début de l'entrée dans l'atmosphère grâce aux 16 petites fusées de stabilisation dont est doté le module de commande. Par la suite, la configuration aérodynamique du vaisseau lui permettra de se maintenir en position de façon quasi automatique. Les parois du " CM " commencent a s' échauffer et les astronautes ressentent un début de freinage. Des flammes commencent à lécher la cabine dont les parois sont portées à quelque 2 500 0C. Le matériau ablatif dont elle est recouverte se désagrège et se détache, régulièrement et uniformément, évacuant ainsi la majeure partie de la chaleur. IL n'y a rien là que de très normal. Toutefois, la température se maintient à 21 0C à l'intérieur du vaisseau. Les astronautes ont la sensation désagréable et réelle de peser six à sept fois leur poids après n'avoir pesé qu' un sixième de ce poids sur la Lune et absolument rien pendant les 4/5eme du voyage... L'incidence de la cabine est telle qu'elle ricoche littéralement sur les couches denses de l'atmosphère: descendue à 60 kilomètres seulement de la surface, elle rebondit jusqu'à 85 kilomètres où elle se refroidit un peu avant la rentrée finale. Mais la vitesse est largement réduite désormais et elle continue a s amenuiser tandis que vont pouvoir reprendre les communications radio.

A 7 500 mètres d'altitude, la protection thermique du compartiment des parachutes est larguée. Deux parachutes stabilisateurs sont extraits 2 secondes plus tard.

Les deux parachutes stabilisateurs ralentissent encore la cabine et l'amènent à une nouvelle orientation proche de la verticale. Toute l'opération, bien qu'elle puisse être commandée si besoin par l'un des astronautes, est entièrement automatique grâce à un programmateur qui déclenche les différentes séquences en fonction de l'altitude.

A 3 500 mètres, trois petits parachutes sont déployés et extraient de leurs logements les trois parachutes principaux de 25 mètres de diamètre. Ces derniers ne sont tout d'abord que partiellement déployés, assurant ainsi une décélération qui ne soit pas trop brutale pour les astronautes. Six secondes plus tard, les câbles de retenue sont sectionnés automatiquement et les voilures principales se gonflent totalement. Si l'un des trois parachutes du vaisseau Apollo ne s'extrayait pas ou se mettait en torche, les deux autres suffiraient pour récupérer les astronautes sains et saufs sans que l'impact à la surface de l'Océan soit trop brutal. Se balançant très doucement au bout des suspentes, au gré de la brise marine, Apollo et ses trois passagers descendent vers l'Océan qu'ils toucheront 13 minutes après la rentrée dans l' atmosphère.

Le porte-avions de récupération le plus proche a immédiatement dépêché des hélicoptères d'où des para-plongeurs ont sauté pour fixer au vaisseau des bouées de flottaison et... répandre de la poudre anti-requins! Dans quelques minutes seulement, Apollo, son équipage et sa précieuse cargaison seront à bord du bâtiment. Des 2 750 tonnes de Saturn V au départ, il reste moins de trois tonnes.., un millième seulement... C'est le prix de la Lune: Elle exige 999 pour 1000 de ce que vous lui envoyez!