Le programme Apollo était une série de vols spatiaux américains préparés à partir de 1961 et réalisés entre 1966 et 1972. Son objectif était de faire atterrir un homme sur la Lune et de le ramener sain et sauf sur Terre. Cet objectif fut atteint en 1969 lors de la mission Apollo 11. Le programme se poursuivit jusqu'en 1972 afin de mener une exploration scientifique plus approfondie de la Lune : les Américains s'y sont posés à six reprises. Le coût total du programme s'éleva à 25,4 milliards de dollars. La quantité de matériel collectée et ramenée sur Terre atteignit 381,7 kg (plus de deux mille échantillons). Six vols d'essai suffirent pour permettre à un homme de marcher sur la Lune. Le nom du programme provient d'Apollon, fils de Zeus et de Léto.
Un nom avait déjà été choisi pour ce projet encore flou. Abe Silverstein, directeur du Bureau des programmes de vols spatiaux, qui avait proposé le nom Mercury un an auparavant, suggéra Apollon. Comme pour la plupart des programmes spatiaux américains, le nom était tiré de la mythologie antique. Dans la mythologie grecque, Apollon, protecteur de la musique, de la médecine et du savoir, était souvent assimilé à Hélios, dont le char tiré par des chevaux transportait le Soleil à travers le ciel.
Le programme a été développé en 1961 à la demande de la NASA. Il prévoyait que le premier alunissage aurait lieu entre 1968 et 1970. Avant sa mise en œuvre, des études approfondies de la surface lunaire et de son environnement ont été menées à l'aide des sondes lunaires Ranger, Surveyor et du satellite en orbite lunaire Lunar Orbiter.
Le programme Apollo fut le troisième programme spatial habité américain, après Mercury et Gemini. Commandité par l'administration du président Eisenhower, il visait à étendre les vols spatiaux habités initiés dans le cadre du programme Mercury. Le président Kennedy le transforma ensuite en un programme d'exploration lunaire. Le vaisseau principal d'Apollo se composait d'un module de commande conique relié à un module de service cylindrique. Durant le vol, les astronautes séjournaient dans le module de commande.
Le module de service était équipé d'un moteur permettant de placer le vaisseau spatial en orbite lunaire, puis de le quitter et de retourner vers la Terre. Il servait également à effectuer des corrections de trajectoire ponctuelles. Le module de service contenait le carburant du moteur principal, ainsi que le carburant, l'oxygène et les systèmes de survie. Les astronautes accédaient au module de commande par une écoutille latérale étanche, munie de l'un des cinq hublots du module.
Par un tunnel d'accès, les astronautes rejoignirent le module lunaire. Dans la partie conique du module de commande se trouvaient trois parachutes servant à ralentir la capsule lors de l'amerrissage. Le contact avec la Terre était assuré par une antenne parabolique composée de quatre éléments. Les ordinateurs du vaisseau spatial avaient une puissance de calcul inférieure à celle des téléphones portables actuels. Les instruments de contrôle étaient tout aussi rudimentaires. Pourtant, grâce à des ordinateurs primitifs, 24 caméras, 566 interrupteurs et un petit télescope pour le suivi des étoiles, les astronautes parvinrent à se rendre sur la Lune, à y atterrir et à revenir sur Terre.
Le module de commande était le seul élément à revenir sur Terre après une mission réussie ou partiellement réussie. Au total, 4 000 techniciens ont participé à la conception et à la construction du vaisseau spatial. Il a fallu 52 mois entre les premiers plans et la construction du premier engin spatial.
Le voyage vers la Lune nécessitait un nouveau type de fusée conçue exclusivement à cet effet. La fusée Saturn V à trois étages a permis aux astronautes américains de se rendre sur la Lune. La NASA a construit 15 fusées. Deux d'entre elles n'ont jamais été lancées et sont aujourd'hui exposées dans des musées. Après la déclaration du président Kennedy, envoyer un Américain sur la Lune est devenu une priorité nationale, et le pays a commencé à soutenir le programme Apollo. Initialement, il était prévu d'utiliser la fusée Nova à cette fin. Une fusée équipée de huit moteurs F-1 a été choisie, capable d'envoyer le vaisseau spatial en vol direct vers la Lune et de se poser à sa surface. Cependant, le projet Nova a finalement été abandonné. Il a été remplacé par le concept de rendez-vous en orbite lunaire (LOR) – la rencontre de deux vaisseaux spatiaux en orbite lunaire. Le LOR permettait d'utiliser un lanceur plus petit. La décision a été prise, et les travaux sur cette solution ont commencé sérieusement.
À ce stade, aucun engin ressemblant, même de loin, au vaisseau Apollo n'avait atteint l'espace. La situation changea le 28 mai 1964 avec le vol Saturn-Apollo 6 (SA-6). Il ne s'agissait pas d'une mission habitée, et le vaisseau lui-même n'était qu'une maquette (BP-13). Apollo était enfin dans l'espace – ou du moins quelque chose de plus ou moins similaire.
Jusqu'alors, les vols Little Joe II et Saturn I avaient permis de tester les systèmes d'interruption de mission, des maquettes du module de commande et l'ensemble Saturn-Apollo, aboutissant à la constatation que Saturn-Apollo était opérationnel trois ans plus tôt que prévu. Ces essais avaient également révélé des problèmes, tels que des défauts dans le revêtement protecteur du module de commande, qui furent progressivement résolus.
Des essais supplémentaires menés avec Saturn I et Little Joe II ont permis de vérifier le système d'éjection d'urgence (LES) dans diverses situations d'urgence, notamment la désintégration du lanceur et la pression dynamique maximale (Max Q), et de placer les satellites Pegasus en orbite à l'aide de maquettes de modules de service Apollo comme lanceurs. Les vols SA-9, SA-8 et SA-10 furent les derniers à utiliser des fusées Saturn I.
Le 20 janvier 1966, l'essai A-004 avec Little Joe II clôturait la série d'essais LES/d'interruption de vol, tandis que les préparatifs de la fusée Saturn IB étaient en cours et que le développement de Saturn V n'était pas encore terminé. Le 26 février 1966, la première Saturn IB lançait le premier véritable vaisseau spatial Apollo sur une trajectoire suborbitale. Afin de la distinguer des essais précédents, la mission SA-201 fut renommée AS-201 (Apollo-Saturn 201).
Conformément au calendrier, plusieurs vols étaient prévus après AS-202, au moins jusqu'à AS-209. Le prochain vaisseau spatial à atteindre le pas de tir était AS-204, conçu pour être le premier vol habité. Cependant, le lancement fut reporté à plusieurs reprises en raison de divers problèmes, principalement liés au système de contrôle environnemental (ECS). La situation s'aggrava après l'explosion d'un réservoir de carburant qui détruisit le module de service d'un autre vaisseau spatial. Avant même que la cause de l'incident ne soit identifiée, les travaux de la NASA avaient pris un retard considérable, et les problèmes de financement accentuèrent les difficultés. Le 27 janvier 1967, lors d'un entraînement de routine à bord de la capsule AS-204, un incendie se déclara et trois astronautes périrent. La NASA baptisa cette mission Apollo 1.
Après une enquête approfondie, il fut décidé que le programme se poursuivrait une fois la nouvelle version du vaisseau spatial, Apollo Block II, livrée. Suite à la tragédie d'Apollo 1, le calendrier et le système de désignation des vols furent entièrement revus. Les noms des missions suivantes furent simplifiés et tous les vols utilisant des maquettes de vaisseau spatial, ainsi que le test AS-203, qui n'utilisa ni maquette ni véritable vaisseau Apollo, furent exclus de la numérotation. Seuls les tests avec un véritable vaisseau spatial (AS-201 et AS-202) et Apollo 1 furent pris en compte, et la mission suivante fut nommée Apollo 4. Il s'agissait du premier lancement de Saturn V.
En avril 1968, Apollo 6 fut lancé. La plupart des objectifs de la mission furent atteints et la NASA entreprit alors de préparer les missions habitées.
Entre le 27 mai et le 14 novembre 1968, la NASA a mené des tests intensifs au Centre des vols spatiaux habités (MSC) de Houston. Les modules de commande et les atterrisseurs ont été placés dans d'immenses chambres à vide. Le vaisseau Apollo a été soumis à des écarts de température extrêmes, similaires à ceux qu'il rencontrerait dans l'espace. Sans quitter la Terre, les astronautes ont été confrontés aux dangers potentiels de l'espace. Ces exercices ont impliqué Joe Engle (qui n'a pas participé aux missions Apollo mais a commandé plus tard des missions de la navette spatiale), Vance Brand (qui a participé à la mission Apollo-Soyouz) et Joe Kerwin (participant au programme Skylab), ainsi que les pilotes de l'US Air Force Turnage Lindsay, Lloyd Reeder et Alfred Davidson. Les travaux sur l'atterrisseur ont été menés par James Irwin (Apollo 15), les pilotes d'essai de Grumman Gerald Gibbson et Glennon Kingsley, et le pilote de l'US Air Force Joseph Gagliano. Le succès de ces tests a permis d'accélérer le programme.
Après la vérification complète du système lors de la mission Apollo 9, la répétition générale fut confiée à Apollo 10. Grâce à cette mission, une quantité considérable de nouvelles informations fut recueillie. Ce vol marqua la fin du programme d'essais Apollo. Tous les défauts n'avaient pas été corrigés (ce qui entraîna l'échec de la mission Apollo 13). La phase opérationnelle du programme commença alors, et elle s'avéra concluante : au cours de six missions, douze astronautes américains foulèrent le sol lunaire et revinrent sains et saufs sur Terre.
Le lancement d'Apollo 11 eut lieu le 16 juillet 1969 depuis le Centre de vol spatial de Cap Canaveral (alors officiellement Cap Kennedy). Le vol d'Apollo 11 débuta en orbite terrestre, avant de s'engager dans un voyage de 384 400 km. Le module lunaire étant situé sous le module d'équipage, une manœuvre fut effectuée : le module lunaire fut temporairement détaché, le reste du vaisseau spatial pivota de 180° et l'atterrisseur fut réarrimé, désormais positionné à l'avant. Trois jours plus tard, Apollo 11 se plaça en orbite lunaire. Armstrong et Aldrin prirent place dans le module lunaire, qui fut détaché et entama son alunissage historique. Les astronautes se posèrent sur la Lune le 20 juillet 1969. Peu après, Neil Armstrong envoya un message joyeux vers la Terre : “ L'Aigle s'est posé. ”
Le 21 juillet 1969 à 02h56 UTC, lorsqu'Armstrong descendit l'échelle et posa le pied sur la surface lunaire poussiéreuse, il prononça des mots entrés dans l'histoire : “ C'est un petit pas pour l'homme, un bond de géant pour l'humanité. ” Des commentateurs malveillants affirment qu'Armstrong, sous le coup de l'émotion, aurait oublié un mot, ce qui aurait altéré le sens de la phrase : au lieu de “ C'est un petit pas pour l'homme, mais un bond de géant pour l'humanité ”, il aurait dit “ C'est un petit pas pour l'homme ”, la phrase signifiant en réalité “ C'est un petit pas pour l'humanité, mais un grand bond pour l'humanité ”. La NASA expliqua que la phrase était complète et que le mot manquant n'avait pas pu être entendu en raison d'interférences sur la liaison de communication. En 2006, Peter Ford, un informaticien australien, démontra qu'Armstrong avait en fait prononcé le malheureux “ un ”.”
Aldrin descendit ensuite du vaisseau, et les deux astronautes menèrent des expériences scientifiques, plantèrent le drapeau américain et collectèrent 21,7 kilogrammes de roches, de sable et de poussière. Les échantillons rapportés par Apollo 11 furent collectés en quatre phases. Après avoir posé le pied sur la Lune, Armstrong rassembla quelques fragments de roche dans un sac en plastique. Ces “ échantillons de secours ” constituaient une petite quantité de matériau lunaire au cas où la mission devrait être interrompue brutalement et l'équipage contraint de rentrer prématurément sur Terre. Un peu plus tard, il utilisa une pelle pour collecter une plus grande quantité de matériau lunaire dans un récipient métallique. Ensuite, il collecta des “ échantillons documentés ”, composés d'objets soigneusement sélectionnés pour leur valeur géologique. Armstrong prit des notes et photographia l'emplacement et la position de ces minéraux. Puis, des échantillons furent prélevés sous la surface lunaire à l'aide d'outils spéciaux. Après l'amerrissage d'Apollo 11, les échantillons furent transportés par deux hélicoptères jusqu'à l'île Johnston, puis par deux avions jusqu'à Houston, et enfin par voiture jusqu'au Laboratoire de réception lunaire (LRL). Les premiers examens furent effectués par une équipe spéciale d'examen préliminaire (PET) au Centre des vols spatiaux habités de Houston, au Texas. Les échantillons furent mis à la disposition de 106 scientifiques américains et de 36 chercheurs de huit autres pays. Une plaque commémorative fut apposée, portant l'inscription : “ Ici, des hommes de la planète Terre ont posé le pied sur la Lune pour la première fois. Juillet 1969. Nous sommes venus en paix pour toute l'humanité. ” Après 21 heures et 36 minutes passées sur la Lune, les astronautes regagnèrent le module de commande, où Michael Collins les attendait. Le voyage de retour se déroula sans encombre. Le 24 juillet 1969, Apollo 11 amerrit dans l'océan Pacifique, à 1 460 km au sud-ouest des îles Hawaïennes et à 21 km du porte-avions USS Hornet.
En raison de la détérioration des conditions météorologiques, le site d'alunissage a été déplacé de 400 km. À 195 heures et 7 minutes du début de la mission, l'équipe de sauvetage a établi un contact visuel avec la capsule. Les opérations de récupération différaient de celles des vols précédents, car il était jugé nécessaire de soumettre les astronautes lunaires à une quarantaine biologique. Ainsi, des plongeurs, largués d'un hélicoptère, ont d'abord remis à l'équipage des combinaisons d'isolement biologique spéciales, et ce n'est qu'après qu'ils les eurent enfilées qu'ils furent hissés dans la cabine de l'hélicoptère. Simultanément, la cabine fut désinfectée. Après leur transfert sur le porte-avions Hornet, les astronautes lunaires ont immédiatement intégré une unité de quarantaine spéciale (unité mobile de quarantaine – MQF), à bord de laquelle ils ont été transportés vers les îles Hawaïennes. À Ford Island, le conteneur a été chargé à bord d'un avion C-141. L'avion a déposé l'équipage à la base aérienne d'Ellington, au Texas, d'où le conteneur a été transporté au centre spatial de Houston, au Texas, où ils ont été transférés dans une installation de quarantaine permanente. La quarantaine a duré jusqu'au 11 août et, comme prévu, a donné un résultat entièrement négatif. Le module de commande d'Apollo 11 est désormais exposé au Musée national de l'air et de l'espace à Washington, D.C.
Après la mission Apollo 11, cinq autres vaisseaux spatiaux habités se sont posés sur la Lune. La dernière mission a eu lieu en décembre 1972 (Apollo 17). Depuis, personne n'a marché sur la Lune.
