Apollo 15 - Définition

Introduction

Apollo 15
Données de la mission
Vaisseau	Module de commande Apollo Module de service Apollo Module lunaire Fusée Saturn V
Équipage	3 hommes
Date de lancement	26 juillet 1971 13:34:00 TU
Site de lancement	Centre spatial Kennedy, Floride
Date d'atterrissage	7 août 1971 20:45:53 TU
Site d'atterrissage	Océan Pacifique (530 km au nord de Hawaii)
Durée	295 h 11 min 53 s
Date d’atterrissage sur la Lune	30 juillet 1971 22:16:29 TU
Site d’atterrissage sur la Lune	Cratère Béla 26° 7' 55.99'' N 3° 38' 1.90'' E
Date de départ	2 août 1971 17:11:16 TU
Photo de l'équipage
Navigation
Apollo 14 Apollo 14	Apollo 16 Apollo 16

Apollo 15 (26 juillet 1971 - 7 août 1971) est une mission habitée du programme Apollo. C’est la première mission faisant intervenir le rover lunaire, parcourant 27,9 kilomètres. Le rover fut très pratique comme outil d’exploration et pour transporter des échantillons et l’équipage, avant d’être finalement abandonné sur la Lune.

La mission Apollo 15 inaugurait également les « missions J » du programme Apollo, plus longues que les précédentes, avec pour objectif une exploitation scientifique poussée. À cet effet, de nombreux instruments furent embarqués, entre autres un spectromètre de rayons gamma.

Équipe et équipage

Le vaisseau Apollo 15 comptait à son bord trois membres d’équipage :

• David R. Scott (Gemini 8, Apollo 9) : commandant ;
• Alfred M. Worden : pilote du module de commande ;
• James B. Irwin : pilote du module lunaire.

Ils furent tous trois diplômés par l’université du Michigan. Dans le cas où l’un (ou plusieurs) des membres serait incapable de participer à la mission au moment du lancement, un équipage suppléant avait été désigné et formé :

• Dick Gordon : commandant suppléant ;
• Vance Brand : pilote du module de commande suppléant ;
• Harrison Schmitt : pilote du module lunaire suppléant.

Une équipe spécialisée au sol, dédiée à la planification et aux décisions concernant la mission, entretenant la communication avec le vaisseau (Capsule communicators ou capcoms) était composée de :

• Joe Allen (STS-5, STS-51-A) ;
• Bob Parker (STS-9, STS-35) ;
• Karl Henize (STS-51-F).

Tous trois participèrent ultérieurement à un vol dans une navette spatiale. La direction du vol était distribuée à quatre équipes, repérées par une couleur (gold, maroon, black, white), dont les directeurs étaient :

• Gerald Griffin (gold team) ;
• Milton Windler (maroon team) ;
• Glynn Lunney (black team) ;
• Gene Kranz (white team).

Déroulement de la mission

Décollage et placement en orbite

L’équipage se réveilla à 4 heures 19 (heure locale). Après de rapides examens médicaux, ils prirent leur petit-déjeuner avec l’équipe suppléante et les capcoms. Ils enfilèrent leur combinaison et furent amenés sur le site de lancement, où ils arrivèrent à 6:45 (heure locale). Scott s’installa à gauche, Worden au milieu et Irwin à droite du module de commande/service.

Le lancement d’Apollo 15 eut lieu le 26 juillet 1971 à 13 heures 34 UTC du centre spatial Kennedy, et se déroula sans évènement majeur. Le premier étage (S-IC) de Saturn V propulsa l’ensemble en haute atmosphère, puis le second étage (S-II) pris le relais.

Peu après la séparation du premier étage, les instruments à bord de celui-ci rendirent l’âme. Cela fut relié à la propulsion du second étage, frappant de plein fouet et brûlant les composants électroniques. Cela ne s’était jamais produit auparavant, et l’incident fut possible à cause d’une réduction du nombre de charges de recul de 8 à 4. Découvert lorsque les deux étages étaient dangereusement proches, privant ainsi de toute correction, les missions suivantes récupérèrent le nombre original de charges de recul. Le troisième étage (S-IVB) plaça le vaisseau en orbite terrestre.

Un des hublots d’Apollo 15 laissait délibérément passer les rayons ultraviolets, afin de réaliser des photographies dans cette gamme de fréquences de la Terre et de la Lune. L’équipage s’y affaira dès qu’il atteint l’orbite terrestre, et continua tout au long de la mission. Lorsque le hublot n’était pas utilisé, il était recouvert d’un cache pour limiter l’exposition de l’équipage.

Deux heures 50 minutes et 2,6 secondes après le lancement, l’étage S-IVB se ralluma et brûla pendant 5 minutes et 49 secondes, amenant le vaisseau de 7 809 m/s à 10 827 m/s pour atteindre une altitude de 310 km.

Injection translunaire

L’équipage devait préparer le vaisseau à se poser, en plaçant le module lunaire tête-à-queue avec le module de commande. Pour réaliser cela, il fallait séparer le CSM du troisième étage (S-IVB), le déplacer, effectuer une rotation à 180° puis s’amarrer, pour finalement détacher le module lunaire du troisième étage.

La manœuvre fut réalisée en environ une demi-heure. Le troisième étage consomma le reste de carburant pour se placer sur une trajectoire qui le ferait s’écraser sur la Lune à3°39′S 7°35′W / -3.65, -7.583.

Lors de la première partie de cette manœuvre, l’indicateur « SPS Thrust » du panneau de contrôle s’alluma, indiquant que les valves du moteur propulsant le module de service (Service Propulsion System) étaient ouvertes — donc que le moteur était allumé, ce qui n’était pas le cas. Par sécurité, l’équipage utilisa les coupe-circuits contrôlant les valvules pour les fermer.

Après quelque temps de diagnostic, la raison de l’incident fut attribuée à un court-circuit dans l’interrupteur du moteur Delta-V, qui contrôlait l’ouverture des valves du SPS.

Manœuvre Transposition, Docking and Extraction. Manœuvre préliminaire à l’injection translunaire, Apollo 15

Une des raisons du succès d’Apollo 15 est probablement la redondance des systèmes critiques — concernant le SPS, il y avait deux systèmes de valves indépendants. Le court-circuit n’affectait que l’un des deux, ce qui permettait encore d’allumer le moteur.

Le contrôle au sol annula finalement la première correction à mi-chemin (first midcourse correction, MCC-1). Cela indiquait que les tâches restantes étaient secondaires, comme placer le vaisseau en contrôle thermique passif (Passive Thermal Control, PTC, ou encore « mode barbecue ») pour assurer une répartition équitable de la chaleur. Environ 15 heures après le lancement, l’équipage éteignit les lumières de l’habitacle et se préparèrent à dormir.

Le second jour de la mission Apollo 15 était centrée sur la seconde correction à mi-chemin et un examen préliminaire du module lunaire, surnommé Falcon. L’équipage alluma le SPS pendant 0,7 seconde sur ordre du contrôle au sol, avant la correction prévue, afin de repérer le lieu du court-circuit. Le diagnostic fut confirmé, et on trouva après le vol un morceau de fil, long de 1,4 mm, effectuant un faux contact dans l’interrupteur. Cette correction fut efficace, ajoutant 1,62 m/s à la vitesse du vaisseau, et les deux corrections suivantes furent annulées.

Après avoir éliminé l’air du module lunaire, puis l’avoir repressurisé, l’équipage passa le sas depuis le module de contrôle puis se plaça dans le LM. Scott et Irwin vérifièrent les instruments pour s’assurer qu’il n’y avait aucun changement depuis le lancement, ainsi que les systèmes de communication et de mesure. Ils remarquèrent que l’un des cadrans s’était brisé, envoyant des morceaux de verre dans l’habitacle. Bien que peu gênant, pour des raisons de sécurité, cela dut être corrigé. Après avoir repassé le sas, l’équipage mangea et se coucha dans le module de contrôle.

Le troisième jour s’articula autour des phosphènes ressentis par l’équipage, des flashes visuels qui intriguaient les médecins de la NASA depuis le vol Apollo 11. Quelques astronautes s’en étaient déjà plaints, même lorsqu’ils fermaient les yeux. Irwin expliqua qu’il avait subi ce phénomène durant son sommeil. Ils essayèrent en fixant une direction, en se couvrant les yeux, en fermant les hublots, décrivant la position, la couleur et la durée de ces flashes. On les attribue aujourd’hui à des interactions sans danger entre l’œil et les rayons cosmiques, très énergétiques.

Entrée en orbite lunaire

L’équipage rentra une seconde fois dans le Falcon, qu’ils vidèrent de son air et nettoyèrent, activant une pompe pour éliminer les débris de verre. Durant cette période, le vaisseau passa le point auquel le champ de gravité de la Lune devient plus fort que celui de la Terre.

Après une journée calme, ils découvrirent une fuite d’eau. En apesanteur, elle se présentait juste comme une large boule. Bien que le vaisseau soit isolé électriquement et hermétique, si elle venait à éclater en gouttelettes, cela aurait pu incommoder l’équipage. La fuite venait d’un mauvais vissage d’une pièce de la pompe à chlore, utilisée pour nettoyer l’eau potable utilisée par l’équipage en tuant les bactéries et champignons qui pourraient s’y développer. Le problème put facilement être corrigé.

Le quatrième jour de la mission, la quatrième correction à mi-chemin (en réalité la deuxième effectivement réalisée), durant 0,91 seconde, ajouta 1,65 m/s à la vitesse du vaisseau. Les astronautes enfilèrent leur combinaison pour la séparation de la porte du module d’instrumentation scientifique (Science Instruments Module, SIM), qui se faisait par une corde explosive, au risque de dépressuriser le vaisseau. Il était envisageable qu’alors l’équipage retourne sur Terre sans ces combinaisons. La séparation fut réalisée sans incident.

Ensuite, ils s’occupèrent de la manœuvre d’injection en orbite lunaire (Lunar Orbit Insertion, LOI), depuis la face « cachée » de la Lune, sans contact possible avec la Terre. Ils allumèrent le SPS pour se placer en orbite elliptique. La communication avec la Terre (Loss of Signal, LOS) fut perdue 78 heures 23 minutes et 31 seconds après le lancement, et précédait de 8 minutes le début de la procédure LOI. Comme l’ensemble des LOI effectuées lors du programme Apollo, celle-ci était parfaite, le SPS brûla pendant 6 minutes et 38 secondes, plaçant le vaisseau dans une orbite elliptique 313 km × 109,3 km.

L’essentiel de la première heure en orbite lunaire consistait à effectuer des descriptions du terrain et des formations observables au sol. La formation géologique de l’équipage — et notamment de Worden — leur permit une description fidèle. Ils effectuèrent également de nombreuses photographies, profitant de leur orbite fortement inclinée, loin du plan équatorial où se placèrent les précédents modules.

Atterrissage lunaire

La procédure de descente (Descent Orbit Insertion, DOI) se réalisa encore derrière la Lune, lors de la seconde orbite. Ils se placèrent ainsi en orbite excentrique 108,9 km × 17,6 km, le point le plus bas se situant au-dessus de leur lieu d’atterrissage (Rima Hadley). La présence de mascons sur le trajet était supposée, mais inconnue. Le centre de contrôle au sol avait prédit que le lendemain, leur périsélène aurait chuté pour se stabiliser à 16,1 km environ — estimation qui se révéla trop optimiste.

L’équipe fut réveillée 18 minutes plus tôt que prévu, lorsqu’il se révéla que leur orbite avait été modifiée : 108,8 km × 14,1 km. Il fallait donc qu’ils effectuent une manœuvre rapidement, ce qu’ils firent en allumant le moteur du module de contrôle (Reaction Control System, RCS) durant 20 secondes, gagnant 0,94 m/s. Cela replaça leur périsélène à environ 17,8 km.

Lors de la onzième orbite, Scott et Irwin se placèrent dans le Falcon, activant ses instruments et vérifiant son fonctionnement, pour préparer la séparation. Ils mirent à jour l’ordinateur de guidage sur le LEM et effectuèrent des visées télémétriques au sol pour préciser la position enregistrée du lieu d’atterrissage.

La séparation devait se produire à la fin de cette onzième orbite, mais un câble mal placé retarda cette opération. Après que Worden a effectué les corrections, la séparation se réalisa sans problème. Le seul effet de ce retard fut un atterrissage retardé et la nécessité d’une mise à jour des marquages au sol.

104 heures, 30 minutes et 12 secondes après le lancement, le moteur de descente du Falcon s’alluma. Brûlant à 10% de ses capacités pendant les 26 premières secondes — pour que l’ordinateur de guidage puisse adapter la poussée afin de placer le LEM sur une trajectoire adéquate — passant ensuite à pleine puissance. Irwin confirma que le système d’abandon de guidage (Abort Guidance System, AGS) et le système principal de navigation (Primary Guidance and Navigation System, PGNS) s’accordaient sur leur altitude et leur vitesse de descente. Trois minutes plus tard, l’ordinateur effectua une rotation du vaisseau, afin que le radar puisse analyser la surface. Encore trois minutes après, ils étaient à 9000 m de la surface.

Sur Terre, le directeur de vol appris que les données de suivi indiquaient un atterrissage à 900 m au sud du site prévu. Bien qu’il ait préféré en premier lieu ne pas en informer l’équipage, le capcom Ed Mitchell le poussa à le faire. Scott, ce temps durant, essayait de voir la surface depuis son hublot, tentant en vain de voir le Rille. D’après les simulations, il était possible qu’il ne soit pas visible. Après neuf minutes et 10 secondes de propulsion, l’ordinateur de bord du LEM lança le Program 64 et le module lunaire se redressa, de sorte que l’équipage put voir le sol. Utilisant des mesures manuelles réalisées par Irwin et lui-même, Scott trouva le lieu d’atterrissage prévu par l’ordinateur et pouvait éventuellement prendre le contrôle manuel de la navigation pour corriger la trajectoire finale. Il le fit 18 fois, déplaçant le module de 338 mètres dans la direction de l’orbite et de 409 mètres au nord.

Irwin récupérait l’altitude et la vitesse de descente. À 120 m, l’ordinateur démarra le Program 66 destiné à préparer l’atterrissage proprement dit, et remettant tous les contrôles en mode manuel. Passé 37 m, Scott remarqua qu’il soulevait de la poussière — arrivant entre 18 et 15 m, la vue extérieure était entièrement obscurcie par cette poussière. Irwin annonça alors que la lumière de contact s’était allumée, indiquant que l’une des « pattes » du Falcon avait touché le sol. Scott coupa immédiatement le moteur, de peur qu’une tuyère ne frappe la surface, ce qui aurait pu l’abîmer ou y faire rentrer de la poussière et compromettre leur voyage de retour. Leur vitesse de descente à ce moment était estimée à 2 m/s, soit deux fois plus que lors des missions précédentes. Scott informa le contrôle au sol :

« Okay, Houston. The Falcon is on the Plain at Hadley. »

Le module lunaire était penché de 10° vers l’arrière-gauche, soit 5° en dessous du maximum acceptable. Il se posa sur le bord du cratère, endommageant la turbine de son moteur. Ils étaient à 600 m au nord et 175 m à l’ouest du site prévu, ce qui, grâce au rover lunaire, ne poserait pas de gros problèmes.

Observations et opérations sur la Lune

Depuis le module de commande

Durant les trois jours d’exploration à la surface par Scott et Irwin, Worden s’est occupé des observations depuis son vaisseau en orbite. Apollo 15 était la première mission à emporter une unité d’instruments (SIM), dont un appareil photographique panoramique, un spectromètre de rayons gamma, une caméra télémétrique, un altimètre laser, un spectromètre alpha, un spectromètre X et un spectromètre de masse. Worden devait manipuler les obturateurs et les lentilles et vérifier les instruments. Lors du voyage de retour, il effectuera une sortie extravéhiculaire pour récupérer les cassettes des caméras.

La plupart de ses observations concernaient la face « cachée » de la Lune, qui n’avait pas été observée en détail : les clichés panoramiques permettent une résolution spatiale d’un mètre à la surface. Il y eut 1 529 clichés de ce type, occupant 2 km de film, soit 25 kg. Notamment, Worden put repérer avec le sextant le Falcon une fois posé, mesure qui fut d’un intérêt majeur lors de la planification ultérieure de la mission.

Une expérience d’un tout autre type consistait à mesurer la constante diélectrique de la surface lunaire. Pour cela, un signal radio était envoyé vers la Lune, réfléchi par sa surface puis reçu par un observatoire sur Terre. On essaie alors de mesurer l’angle de Brewster, auquel le signal réfléchi est le plus faible, et dépend directement de cette constante.

Les scientifiques étaient particulièrement intéressés par les roches ayant de hautes concentrations en samarium, uranium, thorium, potassium et phosphore. Ils leur avait donné l’acronyme « KREEP » (K Rare earth elements P). Le spectromètre gamma était calibré pour détecter ce type de roches, obervées lors des missions Apollo 12 et Apollo 14 — mais pas lors de la mission Apollo 11, qui se posa environ 1 000 km plus à l’est. Durant Apollo 15, la question était de savoir si les roches KREEP étaient réparties sur toute la surface lunaire, ou simplement localisées près des lieux d’atterrissage des missions précédentes. La mission révéla une concentration de ces roches dans Mare Imbrium, Mare Ingenii et notamment Aitken, qui sont plus rares ailleurs. Les observations confortent l’idée que l’impact météoritique à l’origine de Mare Imbrium excava des roches KREEP et les projeta sur la surface.

Un des objectifs de l’observation concernait le cratère Aristarchus : en 1963, Jim Greenacre aperçut une lueur rougeâtre dans cette région, ce que confirmèrent quatre autres personnes, dont le directeur d’alors de l’observatoire Lowell. Apollo 15 était la première mission habitée à survoler le site. Worden n’aperçut dans un premier temps aucun phénomène — alors que la Lune était éclairée par la lumière réfléchie par la Terre.

Passant au-dessus de la région de Littrow, Worden remarqua des « petits cônes irréguliers », qui constituèrent l’un des objets d’étude d’Apollo 17. Il se révéla qu’il ne s’agissait de cratères d’impact.

Durant le troisième jour, Worden remarqua des problèmes concernant le spectromètre de masse : situé sur une canne rétractable, des instruments indiquaient régulièrement qu’il ne pouvait pas être rentré, et Worden devait activer l’interrupteur de nombreuses fois avant que la manœuvre ne réussisse. Lors de son EVA au retour, il l’inspecta et observa que les barres de guidage de la canne étaient presque en travers de celle-ci. Après de plus amples analyses, il remarqua que ces problèmes survenaient essentiellement lorsque la canne était dans l’ombre du vaisseau — cela fut pris en compte et amena des modifications sur les instruments d’Apollo 16 et Apollo 17.

Après 146 heures de vol, Worden positionna le vaisseau pour pouvoir prendre des photographies de la région dans la direction opposée au Soleil, pour observer la gegenschein et la lumière zodiacale. Parmi les autres objectifs non-lunaires, il devait prendre des photographies de la couronne solaire.

Depuis la surface

Une fois le module lunaire posé, avant de s’aventurer au-dehors, Scott et Irwin devaient dormir, et tous les deux reconnaissaient qu’ils ne pourraient tenir les sept heures de sortie sans repos. Néanmoins, Scott insistant pour avoir un aperçu des lieux avant d’effectuer la mission : il argumenta avant le lancement avec le centre de contrôle, lequel lui avait accordé une excursion de reconnaissance et une plateforme pour objectif téléphoto 500 mm, le premier aussi massif emporté sur la Lune. Deux heures après l’atterrissage, ils dépressurisèrent le LEM, puis démontèrent la chape et le mécanisme d’arrimage. Scott se tint ensuite debout et observa au-dehors en passant sa tête par l’orifice ainsi formé. Sa première tâche était de prendre un panorama stéréo du paysage avec une lentille de 60 mm, de photographier des points d’intérêt avec le téléphoto et d’effectuer un panorama couleur avec la lentille de 60 mm.

Les premières observations radar depuis la Terre semblaient révéler que la surface de la région était recouverte de boulets, rendant impossible l’utilisation du rover lunaire. Scott n’observa aucun caillou plus large qu’une vingtaine de centimètres. Trente minutes après être sorti, Scott rentra, referma la chape et les deux astronautes pressurisèrent de nouveau le Falcon.

Lors du sommeil des astronautes, le centre de contrôle s’inquiétait d’une lente diminution de pression dans les réserves d’oxygène du module lunaire. Pour conserver de l’énergie pendant la nuit, ce dernier réduisait la fréquence d’émission des données télémétriques, ce qui rendait impossible un diagnostic à distance. Ne souhaitant pas réveiller l’équipage, ils préférèrent attendre que celui-ci ait terminé de se reposer. Le directeur de vol Peter Frank décida tout de même d’abréger leur sommeil d’une heure afin de rétablir la fréquence normale des émissions télémétriques, ce qui révéla que la valve de l’éliminateur d’urines (Urine Transfer Device) était ouverte, même lorsque son clapet était clos : au total, 3,6 des 43 kg d’oxygène avaient été perdus. Scott et Irwin inscriront dans leur rapport que l’équipe au sol aurait dû les prévenir dès que la fuite fut détectée.

Première EVA

Les astronautes se préparèrent à leur première sortie extravéhiculaire « officielle », EVA-1. Ils préparèrent le Falcon et leurs combinaisons pour cette opération. Quatre heures après leur réveil, ils reçurent l’accord du centre de contrôle pour dépressuriser le LEM. Scott, le septième homme à poser le pied sur la Lune, dit alors :

« As I stand out here in the wonders of the unknown at Hadley, I sort of realize there's a fundamental truth to our nature. Man must explore. And this is exploration at its greatest. »

Après avoir inspecté le LEM, Scott détacha les paquets d’équipement (Modularised Equipment Stowage Assembly, MESA) et amena la caméra, les sachets d’échantillons, les batteries, les filtres à air et tout le nécessaire à leurs opérations. Environ sept minutes après Scott, Irwin toucha la surface. Sa première tâche était de recueillir rapidement des échantillons. Scott plaça la caméra sur un trépied, et montra au centre de contrôle le déploiement du rover lunaire.

Scott eut l’honneur de la première conduite, lors de laquelle il effectua quelques tours du LEM. Le rover pouvait tourner les roues avant et arrière, mais Scott annonça que seule la direction arrière fonctionnait — de plus, la combinaison rendait la position assise inconfortable. Ceci mis à part, les astronautes chargèrent le rover avec l’équipement adéquat. Ils étaient toutefois limités en distance par la quantité d’oxygène restante dans leurs sac à dos (Portable Life Support Systems, PLSS). Lors de cette EVA-1, ils sont allés jusqu’à la base de Hadley Delta, via le rille. Leur premier objectif était le cratère St George, suivi du cratère Elbow, ce dernier étant plus près des astronautes. Ils profitèrent également de cette sortie pour préciser la position exacte de leur atterrissage, à partir du système de navigation embarqué sur le rover.

Le centre de contrôle annonça l’annulation de l’étude du cratère Flow, pour des raisons de temps. Les deux astronautes remontèrent donc dans le rover, passant par Elbow pour retourner au LEM. À environ 125 m d’un cratère nommé Rhysling, Scott repéra un morceau de basalte — ne pouvant se résigner à l’abandonner, il arrêta le Rover. Cet arrêt n’étant pas prévu, il prétendit au centre de contrôle que sa ceinture s’était détachée — il descendit du rover, se rua vers la pierre, prit des photographies et un échantillon et retourna au rover. Pendant ce temps, Irwin tentait de distraire le centre de contrôle en décrivant les cratères alentours. Cette entourloupe ne fut repérée qu’après la fin de la mission, lorsque les échantillons furent analysés.

De retour au Falcon, Scott et Irwin déployèrent le paquetage d’expériences (Apollo Lunar Surface Experiment Package, ALSEP). Scott devait percer des trous dans le sol et y placer des sondes pendant qu’Irwin préparait le reste de l’équipement, qui comprenait un sismographe, un magnétomètre, un spectromètre destiné au vent solaire, un détecteur d’ions, une expérience à cathode froide, un détecteur de poussière lunaire et l’expérience de flux de chaleur. Irwin ajouta à cela un réflecteur laser (Lunar Laser Ranging Experiment, LRRR) et un analyseur de vent solaire. Tout cela était relié par câbles à une unité centrale qui tirait son énergie d’un générateur thermoélectrique.

Le perçage posa problème à Scott : les premiers 40 cm étaient faciles, puis l’opération demanda de plus en plus d’efforts — après 1,6 m (la moitié de ce qui était prévu) il ne pouvait plus aller plus loin. Avec l’accord du centre de contrôle, il passa au trou suivant. Le forêt, abîmé, ne put être retiré que par l’aide d’un autre outil, ce qui le retarda davantage. Le second trou ne dépassa pas 1 m.

Le centre de contrôle ordonna la fin des opérations pour la journée. Ils ont passé 6 heures et demi sur la Lune, et une défaillance de la combinaison d’Irwin l’ayant privé d’eau pendant tout ce temps, il se retrouva déshydraté.

Seconde EVA

L’objectif de la seconde sortie extravéhiculaire était à nouveau Hadley Delta, que l’équipage rejoint par une route plus directe. Roulant à 9 km/h, ils atteignirent ce point rapidement. Le premier arrêt de la journée, Station 4, fut annulé pour qu’ils aient le temps de terminer le forage avorté la veille au cratère Dune. Après s’être attardé à Spur pour vérifier leur position, ils parcoururent les 3 km qui les séparaient de la Station 5. Scott y trouva le site relativement inintéressant, et décida de s’arrêter encore 3 km de St George. Ils arrivèrent ensuite à la Station 6.

Ils prirent un échantillon d’un jeune cratère d’un mètre, au milieu d’un plus ancien de 3 mètres, puis effectuèrent d’autres prélèvements autour du Rover. L’essentiel était constitué de brèches, mais ils trouvèrent également du basalte porphyritique. Scott descendit dans un cratère de 12 mètres, le plus grand alentours. Le centre de contrôle leur demanda de creuser pour étudier la nature du sol et prendre un échantillon plus profond. Irwin creusa et Scott prit des photographies et un prélèvement.

Retournant au rover, ils rejoignirent un gros rocher, large d’environ 3 mètres, situé à 200 mètres sur une pente de 10° à 15°. Même parcourir de courtes distances sur cette pente demandait beaucoup de temps, et l’un des astronautes devait surveiller le rover pour s’assurer qu’il ne glissât pas. Scott put ainsi confirmer ce qu’Irwin avait remarqué plus tôt : ce rocher présentait des teintes vertes, qui se révélèrent être liées à la présence d’oxyde de magnésium. De retour sur le rover, ils allèrent au cratère Spur, large de 100 mètres et profond de 20 mètres. Sur le bord de celui-ci, ils trouvèrent de petits fragments dont un présentant une veine blanche. Irwin pensa avoir trouvé un autre minéral jaune-vert, mais Scott remarqua que la réflexion de la lumière sur leur visière — dorée — faussait la vision des couleurs.

C’est alors qu’ils aperçurent ce qui allait devenir l’échantillon lunaire le plus célèbre de tout le programme Apollo : sample #15445, baptisé par les médias « Genesis Rock ». Il s’agissait à première vue d’une simple roche partiellement cristallisée, mais un œil plus attentif révéla que cette roche était constituée de plagioclase presque pure : de l’anorthosite. On pensa tout d’abord avoir trouvé un morceau de la croûte primordiale de la Lune, mais des analyses ultérieures ont pu dater cet échantillon à 4,1 ± 0,1 milliards d’années, ce qui est bien plus jeune que la Lune elle-même et date d’une période où sa croûte était déjà solide — il s’agissait néanmoins d’une roche très ancienne, remontant probablement à l’imbrien supérieur. La roche, sous le nom d’« échantillon 15415 », fut ramenée sur Terre. Son poids est déterminé à 269,4 grammes. Le temps commençant à manquer, ils décidèrent de recueillir le plus de fragments possibles dans la région. Ils prirent également 78 échantillons du régolithe.

Ils retournèrent ensuite au Falcon, récupérant encore quelques échantillons. Le capcom Joseph P. Allen les alerta qu’ils leur restait une dizaine de minutes. La caméra d’Irwin était déchargée, Scott prit le relais avec son appareil. De retour au LEM, Scott tenta une nouvelle fois les forages. Irwin récupéra quelques échantillons plus profonds autour de l’ALSEP. Comme le jour précédent, les forages furent difficiles, et Scott ne parvint qu’à gagner quelques centimètres, dépassant à peine un mètre. L’analyse faite après la fin de la mission révéla, de plus, que le forage était mal fait, les trous étant trop proches. Un pénétromètre évalua la résistance du rég. Scott perça un nouveau trou pour prendre un échantillon très profond, il parvint à 2,4 mètres avec un forêt plus fin. Ne voulant pas perdre de temps le jour suivant pour retirer cette carotte, il tenta de la retirer immédiatement. Il parvint à la soulever de 20 cm.

La dernière tâche de la journée consistait à dresser le drapeau des États-Unis. Ils sont sortis du Falcon pendant 7 heures et 12 minutes.

Troisième EVA

Lors de la nuit, le centre de contrôle décida l’annulation de la traversée au nord, profitant du temps ainsi gagné pour retirer le carottage de la veille. Débutant leur troisième sortie extravéhiculaire, les deux astronautes prirent des photographies d’eux-mêmes à côté du drapeau, puis se rendirent à l’ALSEP pour retirer la carotte oubliée la veille. Après un long effort, ils parvinrent à l’extraire.

L’analyse de l’échantillon révéla que la densité et la concentration variait énormément. Sur les 2,4 mètres de longueur, on comptait plus de cinquante couches distinctes, d’épaisseur variable et comprise entre 0,5 et 21 cm. Un point intéressant concernait les couches les plus profondes, isolées des rayons cosmiques. La caméra du rover eut des problèmes : toute tentative de la monter ou de la descendre la faisait pendre inéluctablement vers le sol. Après avoir réalisé un film de la conduite du rover, destiné aux ingénieurs, ils se préparèrent au principal objectif de cette dernière sortie : Hadley.

Ils arrivèrent à un cratère de 15 mètres près de leur objectif, Scarp. Scott arrêta le rover, récupéra des échantillons et prit un panorama des lieux, puis repartirent dans le rille. Ils récupérèrent quelques échantillons du sol, Irwin réalisa quelques panoramas, Scott prit une photographie avec le téléphoto 500 mm de la partie éloignée du rille. Ils cherchèrent des couches dans les murs de celui-ci pour déterminer si la coulée de lave qui avait rempli Palus Putredinis était unique, ou bien s’il s’agissait d’un processus lent et répété.

Scott récupéra un morceau de basalte rugueux de 9,5 kg, le plus gros qui fut ramené sur Terre par la mission, et baptisé « Great Scott ». Ils se rendirent au dernier point de la mission, Station 10. Lors du temps restant, ils photographièrent un cratère de 60 mètres. Scott devait alors, une fois retourné au module lunaire :

« Dans ma main gauche, j’ai une plume ; dans ma main droite, un marteau. Et je suppose qu’une des raisons pour lesquelles nous sommes ici aujourd’hui est due à un gentleman nommé Galilée, il y a longtemps, qui fit une découverte relativement importante concernant les objets qui tombent dans les champs de gravité. Et nous pensions qu’il n’y aurait de meilleur endroit pour confirmer ses trouvailles que sur la Lune. Et donc nous pensions essayer cela ici pour vous. La plume semble être, de façon appropriée, une plume de faucon pour notre Falcon. Et je lâcherai les deux ici qui, heureusement, atteindront le sol au même moment. »

Ce qui fonctionna. Scott conduisit alors le rover à 90 mètres du LEM pour que ce dernier puisse observer leur départ. Il y plaça une petite Bible et déposa à environ 6 mètres la plaque de la mission, portant les noms des quatorze astronautes qui ont perdu la vie lors de la conquête spatiale, à côté de laquelle il posa une petite statuette, intitulée Fallen Astronaut. Le rover fut abandonné avec sa plaque, représentant deux faces de la Terre, les noms et signatures des astronautes d’Apollo 15 et le message :

« MANS FIRST WHEELS ON THE MOON, DELIVERED BY FALCON, 1971-07-30 »

Ils sont sortis du Falcon pendant 4 heures et 50 minutes.

Retour à l’Endeavour

Le Falcon décolla 171 heures 37 minutes et 16 secondes après le lancement de la mission. Il se plaça en orbite lunaire 77,8 km × 16,7 km. Il n’était pas dans le même plan orbital que le module de commande piloté par Worden, il effectua un nouvel allumage de son moteur pour corriger sa trajectoire.

Lorsqu’ils s’approchèrent, le Falcon étant derrière l’Endeavour, ce dernier ralentit lorsqu’ils étaient à environ 40 m l’un de l’autre, si bien que leur distance restât constante. L’équipage en profita pour réaliser de nombreuses photographies. Finalement, le module lunaire s’arrima, terminant par là même son rôle dans la mission.

Après l’ouverture de la châpe, ils transférèrent les échantillons de roches collectées à la surface. Scott et Irwin dépressurisèrent leurs combinaisons afin de les débarrasser au possible des poussières qui les recouvraient. Ils transférèrent les films, la nourriture, les réservoirs d’urine et un système de purification (Oxygen Purge System, OPS) — ce dernier devait servir en cas d’urgence si un problème survenait en EVA ou dans le LEM. Worden l’utilisera lors de sa propre EVA, plus tard dans la mission.

Une fois ces transferts terminés, l’équipage passa dans le module de commande et scella la porte les séparant du LEM pour préparer sa séparation définitive par explosion. Quelques difficultés se présentèrent lors de la dépressurisation du sas séparant les deux appareils. L’équipage supposa une fuite, inspecta la porte sans en trouver — la dépressurisation fut finalement possible et réalisée une orbite plus tard que prévu.

Après le décès des trois cosmonautes de Soyouz 11, moins d’un mois avant la lancement d’Apollo 15, à cause d’une valve de repressurisation ouverte lors de la séparation du module de service et du module orbital, la procédure fut modifiée pour limiter les risques d’un tel incident. Pour Apollo 15, l’équipage devrait porter ses combinaisons. Après s’être séparé du module lunaire, le CSM alluma son moteur RCS pour augmenter davantage la distance les séparant. De son côté, le Falcon dirigea son propulseur de sorte à s’écraser sur la surface. À cause du retard, il ne touchera pas le lieu prévu, mais26°12′N 0°6′E / 26.2, 0.1, à environ 90 km du lieu d’atterrissage.

L’équipage devait se reposer, mais le retard les poussa à effectuer les vérifications d’usage d’abord. Entre autres, ils devaient retourner dans le SIM qui avait été désactivé pour le rendez-vous en orbite. Avant de dormir, Deke Slayton leur proposa de prendre un somnifère, ce que les astronautes refusèrent. L’équipe médicale au sol s’inquiétait des électrocardiogrammes de Scott et Irwin, qui présentaient un rythme bigémellaire. Ils attribuèrent cela à une carence en potassium, liée au stress et au manque de sommeil. Irwin décéda en 1991 d’une crise cardiaque.

Finalement, trois heures et demie après l’heure prévue pour dormir, et deux heures après qu’ils ont eu l’ordre de le faire, ils débutèrent leur période de sommeil lors de leur 54^e orbite de la Lune. Scott était resté éveillé 23 heures, Irwin et Worden 21 heures.

Retour sur Terre

Injection transterrestre

Apollo 15 passa son dernier jour en orbite avant l’injection transterrestre (Trans-Earth Injection, TEI), la dernière poussée du SPS qui les placerait sur la trajectoire de retour. Le centre de contrôle modifia profondément le plan de vol. L’altimètre laser rendit l’âme et fut déclaré cause perdue. L’équipage utilisa la lentille téléphoto 250 mm au lieu de l’objectif 80 mm, et reçut l’ordre d’effectuer un maximum de photographies, pour utiliser la pellicule restante. Parmi leurs objectifs se trouvait la photographie du terminateur, séparant la jour de la nuit sur Terre. Les trois astronautes à bord s’affairèrent de leur mieux, se relayant pour recevoir les instructions du centre de contrôle. Finalement, on leur demanda d’activer la caméra panoramique et de la laisser tourner, son rôle étant par ailleurs rempli.

Lorsque Apollo 15 réapparut de derrière la Lune lors de sa 73^e orbite, soit deux révolutions avant la TEI, l’équipage devait se préparer pour le lâcher d’un satellite et le démarrage du propulseur qui les ramènerait sur Terre. Comme l’essentiel des composants du CSM et du LEM, le SPS était constitué de nombreux éléments redondants. Le satellite devait mesurer le champ gravitationnel de la Lune et étudier la magnétosphère lunaire et terrestre. Il était hexagonal, relativement petit (79 cm × 36 cm), pesant 35.6 kg et propulsé par l’énergie solaire récupérée le jour par des panneaux photovoltaïque et stockée pour la nuit par des batteries AgCd. Il possédait trois cannes qui se déployèrent après le lâcher, d’une longueur d’environ 1,5 m chacune.

Avant de libérer le satellite, l’équipage effectua une correction de leur orbite, destinée à laisser le satellite plus longtemps sur place. Ils passèrent donc de leur orbite 121,1 × 96,7 km à une orbite plus large de 140,8 × 100,6 km en 3 secondes. Lâché depuis cette nouvelle position, le satellite devait pouvoir survivre une année. Débutant leur 74^e et dernière orbite de la Lune, l’équipage plaça le vaisseau à l’altitude correcte et libéra le satellite au moment prévu en faisant sauter deux écrous pyrotechniques et en le séparant par un système de ressorts, pour lui procurer un léger mouvement de rotation.

Apollo 15 disparut pour une dernière fois derrière la Lune, et débuta l’injection en activant son SPS pendant 2 minutes et 21 secondes, gagnant 930 m/s. L’équipage poursuivit ses photographies et plaça le vaisseau en PTC.

Lors du onzième jour de la mission dans l’espace, Worden effectua une sortie extravéhiculaire — la première réalisée par le pilote du module de commande depuis celle de Scott pour Apollo 9. Le vaisseau quitta la sphère d’influence lunaire 238 heures 14 minutes et 51 secondes après le lancement. Après avoir éteint et rangé l’équipement du SIM, ils désactivèrent le RCS, situé à côté de celui-ci et dont un allumage accidentel serait dangereux pour Worden. Des dispositifs, placés sur le panneau de contrôle, s’assuraient qu’un pied inattentif n’activa pas un interrupteur par mégarde.

Après avoir vérifié et mis leur combinaison, et dépressurisé le vaisseau, ils ouvrirent la chape et y installèrent une caméra pour filmer Worden lors de cette opération. Ce dernier débarrassa le vaisseau de deux sacs de déchets et se déplaça à l’aide de poignées magnétiques jusqu’au SIM. Il récupéra les cassettes des instruments, tout en les vérifiant pour identifier la cause des divers dysfonctionnements observés au cours de la mission.

Une vingtaine de minutes après être sorti, Worden rentra dans le module de commande, dont la porte fut refermée et verrouillée. Le SIM fut placé de sorte à ce que le spectromètre de rayons X pointe en direction de Cygnus X-1 et Scorpius X-1.

Le jour suivant, l’équipage effectua encore quelques expériences avec leurs phosphènes, préparant la liste des instruments qui pourraient les aider à étudier mieux le phénomène, laquelle servira aux ingénieurs pour la conception d’outils dédiés embarqués à partir d’Apollo 16. Une conférence de presse se tint, les capcoms transmettant les questions des journalistes aux astronautes. À la suite de celle-ci, une sixième correction de trajectoire fut finalement jugée inutile et annulée. L’équipage entama sa dernière période de sommeil.

Amerrissage

À leur réveil, les astronautes éteignirent le SIM, ramenèrent la canne du spectromètre de rayons X et sécurisèrent l’équipement. De même que le reste du module de service, il brûlera lors de la rentrée atmosphérique.

Ils effectuèrent ensuite la dernière correction de trajectoire (MCC-7) en utilisant pendant 21 s le RCS, ralentissant de 1,7 m/s. Leur dernière tâche était alors de se séparer du module de service et d’orienter le vaisseau correctement. Ils activèrent le module radio VHF pour la communication qui suivrait la rentrée. Pour la séparation, une série de systèmes pyrotechniques, déclenchés par un bouton puis relayés automatiquement devait rompre les liens entre les deux vaisseaux. Ensuite, un déclencheur chronométré activait le RCS pour éloigner le module de commande, et les câbles électriques étaient soit débranchés soit coupés par de petites charges explosives. Les derniers liens étaient éliminés par une sorte de petite guillotine. Enfin, un système de ressorts donnait une impulsion au module de service.

En entrant dans l’atmosphère, ils accélérèrent jusqu’à 6 g (59 m/s²), avant de diminuer. À 7 300 m, le sommet du module libéra en explosant un jeu de parachutes temporaires, qui stabilisa et ralentit l’appareil de 500 km/h à 280 km/h. Enfin, une vingtaine de secondes plus tard, les trois parachutes définitifs se déployèrent. L’équipe qui ramena l’appareil après l’amerrissage rapporta que seuls deux des trois parachutes avaient fonctionné.

Le point d’amerrissage est environ 26°13′N 158°13′W / 26.217, -158.217, à 530 km au nord de Honolulu (Hawaii) et 9,8 km du navire dédié au rapatriement de la capsule, l’USS Okinawa.

La perte d’un parachute n’entrava pas le fonctionnement de la capsule, celui-ci étant surnuméraire. Les hommes grenouilles de l’USS Okinawa retrouvèrent les astronautes en une poignée de minutes, qu’ils emmenèrent sur des canots de sauvetage jusqu’au pont du navire. Apollo 15 était la première mission à l’issue de laquelle l’équipage n’était pas mis en quarantaine en cas d’infection par des micro-organismes d’origine lunaire — les missions précédentes ayant confirmé l’absence de toute forme de vie sur la Lune. Il fut emmené à la base de Hickam à Hawaii, d’où un avion les amena à la base aérienne d’Ellington à Houston.

Le module de commande est exposé au National Museum of the United States Air Force à Dayton.