Apollo 13

Véhicules : CSM-109 "Odyssey", LM-7 "Aquarius", Saturn V 508
Lancement : 11 avril 1970, 14h13 EST, Pas de tir 39-A
Atterrissage : 17 avril 1970, 13h07 EST
Durée de la mission : 142h54
Équipage principal :
CDR - USN Capt. James A. Lovell, Jr.
CMP - John L. Swigert, Jr.
LMP - Fred W. Haise
Équipage de réserve :
USN CDR John W. Young
John L. Swigert, Jr.
USAF Maj. Charles M. Duke, Jr.


De gauche à droite : Jim Lovell, Jack Swigert et Fred Haise.

Apollo 13 est le seul échec des vols habités Apollo. En effet, la mission avait parfaitement commencé. Les 3 astronautes Lovell, Swigert et Haise avaient décollé du Cap Canaveral le 11 avril. Normalement, le CMP devait être Thomas K. Mattingly, mais il avait été remplacé trois jours avant le lancement par Jack Swigert, car Mattingly risquait de contracter la rougeole d'après ses examens médicaux. Le lancement s'était déroulé correctement malgré un petit incident : le moteur central du S-II, second étage de la Saturn V, s'était arrêté prématurément pour une cause inconnue. Ce fut un problème mineur, qui n'influença en rien la mission. Swigert avait arrimé le LM et le CSM avec succès, et Apollo 13 était en route pour la Lune, et en particulier vers le massif de Fra Mauro.

Le 13 avril, 56 heures après le décollage et à 320 000 km de la Terre, l'équipage venait de terminer la diffusion d'une émission télévisée. Le Mission Control demanda aux astronautes de procéder à quelques "Tâches ménagères" dans le module de commande. En l'occurrence, on demanda à Jack Swigert de brasser les réservoirs d'oxygène. L'énergie électrique requise par les systèmes du vaisseau était produite par trois piles à combustibles. Celles-ci, par réaction chimique entre le dioxygène O2 et le dihydrogène H2, produisaient de l'eau potable pour les astronautes mais avant tout de l'électricité. L'O2 était conservé sous forme mi-liquide, mi-gazeuse. En effet, d'après les lois de la thermodynamique, lorsqu'un fluide atteint une certaine pression et une certaine température, il entre dans une phase dite "supercritique" ou "hypercritique", c'est à dire qu'on ne distingue plus la différence entre liquide et vapeur. Une expérience simple : mettre quelque goutte d'eau dans une éprouvette, augmenter fortement la pression, et au bout d'un certain temps, la démarcation entre eau et vapeur ne se verra plus. Dans l'espace, les deux composés avaient tendance à se fixer sur les parois des réservoirs. De ce fait, senseurs ne pouvait pas mesurer précisément la quantité d'O2 disponible, ou encore sa température. Des petits ventilateurs avaient été installés dans les réservoirs, de façon à homogénéiser le dioxygène. Houston demanda donc le brassage des réservoirs. Voici la transcription du dialogue qui eu lieu :

(Pour télécharger le dialogue en .mp3, cliquez ici. Taille : 496 Ko.)

Capcom : 13, we've got one more item for you, when you get a chance. We'd like you to stir up your cryo tanks. In addition, I have a shaft and trunnion...
Swigert : Okay...
Capcom : for looking at Comet Bennett, if you need it.
Swigert : Okay. Stand by... 
(Le brassage des réservoirs commence)
Swigert : Hey, we've had a problem here.
Capcom : This is Houston. Say again, please...
Lovell : Er... Houston, we've had a problem. We've had a Main B Bus undervolt.
Capcom : Roger. Main B undervolt. Okay, stand by 13, we're looking at it...
Capcom : 13, on a une tâche de plus pour vous, quand vous aurez un moment. On voudrait que vous brassiez vos réservoirs cryogéniques. J'ai aussi les coordonnées...
Swigert : Okay...
Capcom : de la comète Bennett, si vous en avez besoin...
Swigert : Okay. Attendez...
(Le brassage des réservoirs commence)
Swigert : Eh, on a eu un problème ici.
Capcom : Ici Houston. Répétez s'il vous plaît...
Lovell : Euh.. Houston, nous avons eu un problème. Nous avons une sous-tension du bus principal B.
Capcom : Compris. Sous-tension du principal B. Okay, patientez, 13, on regarde ça...


Gene Kranz (premier plan) regarde l'émission retransmise depuis Apollo 13 juste avant l'explosion.

Quelques secondes après le brassage, un "bang" avait retentit et l'Odyssey avait été secoué. Haise, qui se trouvait dans le tunnel reliant le LM au CM avait observé un mouvement de torsion des parois et un bruit de métal froissé. Après le bruit de l'explosion, l'ordinateur avait soudainement redémarré. Le seul signal d'avertissement était "MN BUS B UNDERVOLT". L'énergie électrique produite par les 3 piles à combustibles était relayée vers les différents systèmes du vaisseau par l'intermédiaire de deux bus, A et B. Le voyant indiquait une sous-tension du bus principal B. Au bout de quelques temps, après avoir vérifié les jauges des piles à combustibles et des bus, l'équipage constata que le réservoir d'O2 numéro 2 était vide, et que le numéro 1 baissait rapidement. Les piles à combustibles 1 et 3 était hors-service. Les contrôleurs de vol pensaient à des erreurs de mesures, car une telle défaillance du module de service était incroyable. Des écrans d'avertissements clignotaient sur toutes les consoles du Mission Control. En plus des défaillances électriques, le vaisseau déviait de sa trajectoire pour une raison inexpliquée.


Les astronautes au Mission Control après l'explosion...

Au bout de quelques minutes, Lovell jeta un coup d'oeil par la fenêtre numéro 1 du module de commande et transmit à Houston : "Nous sommes en train de évacuer quelque chose dans l'espace. C'est une sorte de gaz". Au Mission Control comme dans le vaisseau, ce fut un choc. Les indications étaient bien réelles, et Apollo 13 perdait son oxygène. L'équipage comprit alors qu'il venait de perdre la Lune. Il fallait maintenant organiser le retour. Malheureusement, l'équipage ne pouvait pas réaliser un demi-tour à ce moment du vol, car le vaisseau se trouvait sur une trajectoire particulière appelée "Non-free return trajectory", qui empêchait cette manœuvre. Il fallait résoudre les problèmes par étape. Le EECOM à Houston, chargé entre autre des systèmes électriques du vaisseau, préconisa de fermer les valves réactantes des piles à combustibles 1 et 3, c'est-à-dire arrêter définitivement ces piles. Il pensait ainsi arrêter la fuite, mais cette procédure ne servit à rien. L'équipage déménagea donc dans le module lunaire Aquarius, qui devint désormais un canot de sauvetage. 


Mise à jour des procédures par le Capcom avec le soutien des astronautes : Deke Slayton (FCOD) (assis à gache), Ken Mattingly (BCKUP CMP) (debout à gauche), Vance Brand (debout au centre), Jack Lousma (Capcom) (assis au centre) et John Young (BCKUP CDR) (assis à droite, en veste sombre)

Tous les systèmes du CM furent coupés de façon à économiser de l'énergie pour la rentrée dans l'atmosphère. Auparavant, il fallait transférer les données du système de guidage informatique du CSM vers le LM. Normalement, chacun des deux vaisseaux se repèrent dans l'espace par rapport à une plate-forme fixe. Pour la positionner, les astronautes effectuent des observations d'environ 3 étoiles ou plus en fonction d'un intervalle de temps. L'ordinateur calcule ainsi la position du vaisseau. Malheureusement, après l'explosion, de nombreux débris avaient été éjecté et ils gravitaient désormais autour du vaisseau, rendant toute observation d'étoiles impossible. On transféra donc les données du CSM vers le LM. Cependant, avec la fuite, il était très difficile de le stabiliser. En plus, le RCS (Reaction Control System) du LM n'avait pas été conçu pour assurer la stabilité des deux vaisseaux. Après quelques temps, Lovell y parvint tout de même.

Désormais, il fallait faire des économies d'électricité pour conserver l'énergie nécessaire à la rentrée dans l'atmosphère. On coupa pratiquement tout, y compris le système de navigation et de guidage du LM. Le CM Odyssey devint peu à peu un véritable réfrigérateur, car le système ECS (Environment Control System) qui assurait entre autre le chauffage était lui-aussi placé en arrêt. De plus, il fallait également économiser l'eau, nécessaire au astronautes, mais indispensable au refroidissement des systèmes électroniques du LM, qui chauffait très rapidement.


Haise tente de dormir dans le LM.

On pensait aussi que le moteur principal du CSM, le SPS (Service Propulsion System) avait pu être endommagé par l'explosion. Ce moteur était utilisé pour effectuer les corrections de trajectoires ou encore pour mettre les deux vaisseaux en orbite lunaire et les envoyer ensuite vers la Terre. Le SPS ne nécessitait pas de source d'ignition pour être mis en route. Il utilisait des hypergols, qui réagissait dès qu'ils étaient mis en contact, produisant ainsi une combustion, et une poussée. Malheureusement, dans le vide de l'espace, les deux composés hypergoliques (50% UDMH = diméthylhydrazine asymétrique et 50% hydrazine) devait être mené dans la chambre de combustion du SPS par une injection d'hélium. Et pour activer l'arrivée d'hélium, les déclencheurs avait besoin d'électricité, qui manquait au vaisseau. Le SPS était donc inutilisable. Les manœuvres furent donc effectuées avec le moteur de descente (DPS) du module lunaire. Le petit DPS parvint toutefois à placer correctement le vaisseau en orbite lunaire et à les renvoyer vers la Terre, en utilisant l'accélération produite par la mise en orbite lunaire. Le DPS fut aussi utilisé pour effectuer les corrections de trajectoires pendant le vol. En effet, la rentrée dans l'atmosphère devait être extrêmement précise. L'angle d'attaque du vaisseau, c'est à dire l'angle sous lequel il entre dans l'atmosphère, avait une marge d'erreur de moins de 2°. Si l'angle d'attaque était trop aigu, le vaisseau allait brûler dans l'atmosphère, car sa vitesse de rentrée allait être trop élevée, et si cet angle était trop obtus, le vaisseau allait "rebondir" sur l'atmosphère et tourner indéfiniment autour de la Terre, et les hommes allait mourir par manque d'oxygène.


Deke Slayton, à l'extrème droite, droite discute avec les directeurs de vol.

A un moment du vol, une correction de trajectoire devint nécessaire. Normalement, l'ordinateur effectue celle-ci automatiquement, en calculant le temps et le vecteur de la poussée. Mais l'ordinateur du LM avait été arrêté et le réinitialiser aurait requis bien trop d'énergie. Les contrôleurs de vol chargé de la trajectoire proposèrent une solution : les astronautes devait tenter de garder manuellement la courbure de la Terre dans le réticule placé devant la fenêtre du LM. Lovell et Haise prirent donc les commandes du LM pendant que Swigert chronométrait la poussée. Une seconde de plus ou de moins aurait faussé la manœuvre. Heureusement, la poussée de 14 secondes fut un succès.

Bientôt, un nouveau problème se déclara. Le dioxyde de carbone CO2 devint trop concentré dans le module lunaire. Le LM avait été conçu pour être utilisé pendant 2 jours par 2 hommes, il devait maintenant accueillir 3 hommes pendant plus de 3 jours. Malheureusement, les filtres d'hydroxyde de lithium LiOH sensé purifier l'air du LM étaient rond et ils vinrent bientôt à manquer. Il restait des filtres dans le module de commande, mais ils étaient carrés. Il fallait trouver une solution pour faire rentrer un coin carré dans un trou rond. Le CO2 était dangereux pour l'équipage : il provoquait des troubles de la vision et des pertes de conscience irrévocables causant ensuite la mort. Il fallait donc réagir très vite. Heureusement, les ingénieurs de Houston trouvèrent une solution pour bricoler un filtre avec une paire de chaussettes, une couverture du plan de vol, des bandes de scotch, des capsules d'hydroxyde de lithium. Les instructions pour la construction de ce nouveau filtre furent transmises de façon détaillée par le Capcom. Le filtre fonctionna parfaitement, et bientôt le taux de CO2 chuta rapidement dans les conditions normales.

  
Lovell et Swigert en train de construire le filtre (Boite grise en arrière-plan) • Un filtre LiOH standard du CM. (crédit : space1.com)

Maintenant, la Terre grossissait dans le hublot. Il fallait remettre en marche les différents systèmes du vaisseau un par un, mais l'énergie manquait. De plus, on ignorait si tous les systèmes après avoir été exposés au froid de l'espace pendant si longtemps pouvait être redémarrés. Par exemple, d'après les normes de sorties d'usine, le système de navigation et de guidage et en particulier la plate-forme inertielle et ses gyroscopes ne pouvaient pas supporter ces conditions. Heureusement, juste après l'incident, tout le personnel s'était mis au travail pour créer de nouvelles procédures, les astronautes des équipages de réserves avaient écrit des check-lists qu'ils avaient testés dans des simulateurs, les employés des compagnies qui produisaient le LM et le CSM avaient eux aussi tenter de trouver des solutions, ... En temps normal, il faut 3 mois pour écrire, simuler, tester et débugger une nouvelle procédure ; cette fois, tout ceci avait été effectué en 3 jours. La procédure fut donc transmise à l'équipage qui réactiva étape par étape les différents systèmes du vaisseau, en transférant même les quelques ampères restant dans les batteries du module lunaire vers le CSM, ce qui n'avait jamais été testé...


Le SM endommagé : tout un panneau a été ejecté par l'explosion.

Tous les systèmes fonctionnèrent à merveille. Finalement, les 3 hommes épuisés, dont Fred Haise qui avait plus de 39° de fièvre, se réinstallèrent dans le module de commande Odyssey pour la rentrée dans l'atmosphère. Ils larguèrent le module de service endommagé et ils purent ainsi observer les dommages de l'explosion. Quelques minutes plus tard, ils larguèrent le module lunaire Aquarius qui les avait aidés et qui avait assurés leur retour, sans jamais faillir. Jack Lousma, le Capcom souhaita même un bon voyage au LM, et Haise regretta que l'on ne puisse ramener le module lunaire sur Terre pour l'exposer dans un musée, car le LM était conçu pour atterrir sur la Lune et n'avait pas de bouclier thermique pour supporter la chaleur de la rentrée dans l'atmosphère terrestre.

Dans Odyssey, le chauffage avait heureusement été redémarré, mais la température était toujours faible. Une des peurs de l'équipage était de créer un court-circuit. En effet, la condensation, générée par le souffle des 3 hommes sans système de ventilation, s'était accumulée sur les panneaux de commande et avait gelé avec le froid. La réactivation des systèmes risquait de produire un court-circuit, mais par chance et grâce aux précautions prises lors de la construction du module de commande, tout se passa normalement. Finalement, après 5 jours passé dans le froid et l'anxiété, les trois hommes arrivèrent sur Terre sain et sauf. 


(de g. à d.) Haise, Lovell et Swigert.

Les parachutes du module de commande, dont on redoutait qu'ils aient gelés, s'ouvrirent sans problèmes. Le CM Odyssey atterrit dans les eaux chaudes du Pacifique et Lovell, Swigert et Haise furent transportés sur le porte-avion U.S.S. Iwo Jima. Dans la salle de contrôle, c'était l'euphorie. De nombreux employés s'y étaient rendus pour voir le dénouement de la mission, et tout le monde applaudissait et se félicitait désormais.


Le Mission Control après le retour d'Apollo 13.

L'enquête révéla que l'accident était due à une détérioration, causé par une mauvaise manipulation. Le réservoir à oxygène numéro 2 devait à l'origine voler sur Apollo 10, mais il fut enlevé et remplacer pour modification. On replaça ce réservoir dans le module de service (SM) d'Apollo 13. Les tests au sol avait montré une défaillance au niveau du vidage des réservoirs, mais celle-ci put être contournée avec une nouvelle procédure. Lors de l'installation du réservoir dans le SM d'Apollo 13, celui-ci avait été légèrement mal placé. Une gaine dénudée avait alors causé l'explosion dans l'espace.


Le CSM d'Apollo 13 pendant la vérification avant le vol.

 

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