Apollon 6 - Apollo 6

Apollo 6
Lancement d'Apollo 6.jpg
Lancement d'Apollo 6 (identifiable par son module de service peint en blanc) vu du haut de la tour de lancement
Type de mission Vol CSM orbital terrestre sans équipage ( A )
Opérateur Nasa
Identifiant COSPAR 1968-025A
SATCAT n° 3170
Durée de la mission 9 heures 57 minutes 20 secondes
Orbites terminées 3
Propriétés du vaisseau spatial
Vaisseau spatial
Fabricant Rockwell nord-américain
Lancer la masse
Début de mission
Date de lancement 4 avril 1968, 12:00:01  UTC ( 1968-04-04UTC12:00:01Z )
Fusée Saturne V SA-502
Site de lancement Kennedy LC-39A
Fin de mission
Récupéré par USS  Okinawa
Date d'atterrissage 4 avril 1968, 21:57:21  UTC ( 1968-04-04UTC21:57:22Z )
Site d'atterrissage 27°40′N 157°55′O / 27,667°N 157,917°W / 27,667 ; -157.917 ( Amarrage d'Apollo 6 )
Paramètres orbitaux
Système de référence Géocentrique
Régime Orbite hautement elliptique
Altitude du périgée 32 kilomètres (17 milles nautiques)
Altitude d'apogée 22 533 kilomètres (12 167 milles nautiques)
Inclination 32,6 degrés
Période 389,3 minutes
Époque 4 avril 1968
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Apollo 6 (4 avril 1968), également connu sous le nom d' AS-502 , était le troisième et dernier vol sans équipage du programme Apollo des États-Unis et le deuxième test du lanceur Saturn V. Il qualifie le Saturn V pour des missions en équipage, comme ce fut le cas pour la première fois sur Apollo 8 en décembre 1968.

Apollo 6 était destiné à démontrer la capacité du troisième étage de Saturn V, le S-IVB , à se propulser lui-même et le vaisseau spatial Apollo à des distances lunaires. Ses composants ont commencé à arriver au Centre spatial Kennedy au début de 1967. Les tests se sont déroulés lentement, souvent retardés par les tests de la Saturn V destinée à Apollo 4 . Une fois cette mission sans équipage lancée en novembre 1967, il y a eu moins de retards, mais il y en avait assez pour que le vol soit reporté de mars à avril 1968.

Le plan de vol prévoyait une injection trans-lunaire suivante avec un retour direct à l'aide du moteur principal du module de service , avec un temps de vol total d'environ 10 heures. Au lieu de cela, un phénomène connu sous le nom d' oscillation pogo a endommagé certains des moteurs Rocketdyne J-2 dans les deuxième et troisième étages en brisant les conduites de carburant internes, provoquant l'arrêt prématuré de deux moteurs du deuxième étage. Le système de guidage embarqué du véhicule a pu compenser en brûlant les deuxième et troisième étages plus longtemps, bien que l'orbite de stationnement résultante ait été plus elliptique que prévu. Le moteur du troisième étage endommagé n'a pas réussi à redémarrer pour l'injection translunaire. Les contrôleurs de vol ont choisi de répéter le profil de vol du test Apollo 4 précédent, réalisant une orbite élevée et un retour à grande vitesse. Malgré les pannes de moteur, le vol a fourni à la NASA suffisamment de confiance pour utiliser le Saturn V pour les lancements en équipage ; un troisième vol potentiel sans équipage a été annulé.

Objectifs

Pour un bref résumé des événements avant Apollo 4 , le premier test de Saturn V , voir Apollo 4 § Contexte .

Apollo 6, le deuxième vol d'essai de la fusée Saturn V , était destiné à envoyer un module de commande et de service (CSM) ainsi qu'un article de test de module lunaire (LTA), un module lunaire simulé (LM) avec des capteurs de vibration structurels montés, dans un trajectoire translunaire, avec le passage de l'orbite à la vitesse translunaire alimenté par le troisième étage de Saturn V, le S-IVB . Cette trajectoire, bien que dépassant l'orbite de la Lune, ne rencontrerait pas ce corps. Le CSM devait se séparer du S-IVB peu de temps après l'incendie, et le moteur SM s'allumerait alors pour ralentir l'engin, baissant son apogée à 22 204 kilomètres (11 989 nmi) et provoquant le retour du CSM sur Terre, simulant un " -return" annuler. Au retour, le moteur devait tirer une fois de plus pour accélérer l'engin afin de simuler les conditions que le vaisseau spatial Apollo rencontrerait à son retour de la Lune, avec un angle de rentrée de -6,5 degrés et une vitesse de 36 500 pieds par seconde ( 11 100 m/s). L'ensemble de la mission devait durer environ 10 heures.

La mission était destinée à tester la capacité du lanceur Saturn V à envoyer l'intégralité du vaisseau spatial Apollo sur la Lune, et en particulier à tester les contraintes sur le LM et les modes de vibration de l'ensemble de Saturn V avec des charges presque complètes. Le vaisseau spatial ayant été qualifié pour le vol en équipage via la mission Apollo 4 (le premier vol du Saturn V), l'accent a été mis sur la qualification complète du lanceur. L'achèvement nominal des événements de mission prévus par l'atteinte de l'orbite de stationnement initiale et le redémarrage du S-IVB pour propulser le véhicule spatial vers la distance prévue, au-delà de l'orbite de la Lune, a été jugé suffisant pour atteindre les principaux objectifs d'Apollo 6.

Équipement

L'article de test du module lunaire (LTA-2R) est déplacé pour s'accoupler avec l'adaptateur vaisseau spatial-LM.

Le lanceur d'Apollo 6 a été désigné AS-502, le deuxième Saturn V capable de voler. Sa charge utile comprenait le CSM-020, un CSM du bloc I qui avait quelques modifications du bloc II. Le Block I CSM n'avait pas la capacité de s'arrimer à un module lunaire, contrairement au Block II. Parmi les modifications apportées au CSM-020 figurait une nouvelle trappe d'équipage, destinée à être testée dans des conditions de retour lunaire. Cette nouvelle trappe a remplacé celle qui avait été condamnée par la commission d'enquête d' Apollo 1 comme trop difficile à ouvrir en cas d'urgence, circonstances qui avaient contribué à la mort de trois astronautes dans l'incendie d'Apollo 1 du 27 janvier 1967. Le CM utilisé était CM-020 ; il transportait un programmeur de mission et d'autres équipements pour lui permettre d'être actionné à distance.

Le module de service utilisé était le SM-014 - le SM initialement prévu pour Apollo 6, SM-020, a été utilisé pour Apollo 4 après que son SM, SM-017, a été endommagé dans une explosion et a dû être mis au rebut. Le CM-014 n'était pas disponible pour le vol car il était utilisé pour faciliter l'enquête Apollo 1. Tous les systèmes SM n'ont pas été activés pour la courte mission Apollo 6 : les radiateurs pour évacuer l'excès de chaleur du système d'alimentation électrique et le système de contrôle environnemental n'étaient pas connectés.

Kenneth S. Kleinknecht , responsable du module de commande et de service au Manned Spaceflight Center de Houston, était satisfait du CSM-020 lorsqu'il est arrivé à KSC en provenance de North American Rockwell , le fabricant, bien qu'il ait été contrarié qu'il soit arrivé enveloppé dans du mylar inflammable . Contrairement au CSM malheureux d'Apollo 1, qui est arrivé avec des centaines de problèmes non résolus, le CSM-020 n'en avait que 23, avec la plupart des types de problèmes qui pouvaient être traités de manière routinière.

Un article de test lunaire a également volé sur Apollo 6, un module lunaire simulé, désigné sous le nom de LTA-2R. Il se composait d'un étage de descente de type vol sans train d'atterrissage, ses réservoirs de carburant remplis d'un mélange eau-glycol et de fréon dans ses réservoirs de comburant. Instrumenté pour montrer les vibrations, l'acoustique et l'intégrité structurelle, son étage d'ascension ne contenait aucun système de vol, mais était fait d'aluminium lesté.

Préparation

Le S-IC première étape est arrivée par barge , le 13 Mars 1967, et a été érigé dans le Vehicle Assembly Building (VAB) quatre jours plus tard, la troisième étape S-IVB et l' unité Instrument informatique arrivant également le 17 Mars Le S- Le deuxième étage n'était pas encore prêt et l'entretoise en forme d'haltère utilisée en préparation d'Apollo 4 a donc été remplacée afin que les tests puissent se poursuivre. Celui-ci avait la même hauteur et la même masse que le S-II ainsi que toutes les connexions électriques. Le S-II est arrivé le 24 mai. Il a été empilé et accouplé à la fusée le 7 juillet.

C'était la première fois que High Bay 3 du VAB était utilisé, et il a été rapidement découvert que ses installations de climatisation étaient inadéquates. Des unités portables de grande capacité ont été apportées pour garder l'équipement et les travailleurs au frais. Il y a eu des retards en avril 1967 car le personnel et l'équipement étaient occupés avec Apollo 4 et n'étaient pas disponibles pour les tests sur Apollo 6. Le deuxième étage S-II est arrivé le 25 mai et a été érigé dans l'une des baies basses du VAB, mais les travaux sur Apollo 6 a continué d'être en proie à des retards, dont beaucoup ont été occasionnés par des travaux sur Apollo 4. Le véhicule a été érigé sur le lanceur de service mobile 2, mais les travaux sur les bras du lanceur, qui se retourneraient au lancement, se sont déroulés lentement. Le CSM lui-même a également été lent à arriver, l'arrivée prévue fin septembre étant repoussée de deux mois.

Une fois Apollo 4 lancé le 9 novembre 1967, le rythme des opérations s'est accéléré, mais il y a eu de nombreux problèmes avec le matériel de vol. Le CSM a été érigé au sommet du lanceur le 11 décembre 1967 et la pile de l'engin spatial a été déployée jusqu'au complexe de lancement 39A le 6 février 1968. Le déploiement a duré toute la journée, commençant le matin et s'est déroulé en grande partie dans des conditions difficiles. pluie. Le robot a dû s'arrêter pendant deux heures lorsque les communications ont échoué, ce qui signifie que le véhicule n'est arrivé à la rampe de lancement qu'à la tombée de la nuit. La structure d'entretien mobile n'a pas pu être déplacée vers la rampe de lancement pendant deux jours en raison des vents violents.

Le test de préparation au vol s'est terminé le 8 mars 1968 et lors d'un examen tenu trois jours plus tard, Apollo 6 a été autorisé à être lancé sous réserve de la réussite des tests et de certains éléments d'action identifiés lors de la réunion. Le lancement a été fixé au 28 mars 1968, mais a été reporté au 1er avril puis au 3 avril lorsqu'il y a eu des problèmes avec certains équipements du système de guidage et avec le ravitaillement. Le test de démonstration du compte à rebours a commencé le 24 mars. Bien qu'il ait été achevé en une semaine, le lancement a dû être repoussé une fois de plus : le 3 avril, le compte à rebours final a commencé avec le décollage prévu pour le lendemain. Tous les problèmes qui se sont développés ont été traités pendant les prises intégrées dans le compte à rebours et n'ont pas retardé la mission.

Voyage en avion

Lancer

Cette vue du lancement d'Apollo 6 a été prise depuis un avion de chasse.

Apollo 6 a été lancé depuis le complexe de lancement 39A au KSC le 4 avril 1968 à 7h00 (1200 TU). Pendant les deux premières minutes, le lanceur Saturn V s'est comporté normalement. Puis, alors que le premier étage S-IC de la Saturn V brûlait, des oscillations pogo ont secoué le véhicule. Les variations de poussée ont fait que le Saturn V a subi ± 0,6 g, bien qu'il ait été conçu pour un maximum de ± 0,25 g. Le véhicule n'a subi aucun dommage autre que la perte d'un des panneaux de l'adaptateur de module engin spatial-lunaire (SLA).

George Mueller a expliqué la cause lors d'une audience au Congrès :

Pogo survient fondamentalement parce que vous avez des fluctuations de poussée dans les moteurs. Ce sont des caractéristiques normales des moteurs. Tous les moteurs ont ce que vous pourriez appeler du bruit dans leur sortie parce que la combustion n'est pas tout à fait uniforme, vous avez donc cette fluctuation de poussée du premier étage comme caractéristique normale de tous les moteurs en combustion.

Maintenant, à son tour, le moteur est alimenté par un tuyau qui extrait le carburant des réservoirs et l'introduit dans le moteur. La longueur de ce tuyau est quelque chose comme un tuyau d'orgue, il a donc une certaine fréquence de résonance qui lui est propre et il s'avère qu'il oscillera exactement comme le fait un tuyau d'orgue.

La structure du véhicule ressemble beaucoup à un diapason, donc si vous le frappez correctement, il oscillera de haut en bas longitudinalement. Au sens large, c'est l'interaction entre les différentes fréquences qui fait osciller le véhicule.

Après le largage du premier étage, le deuxième étage du S-II a commencé à connaître ses propres problèmes avec ses moteurs J-2 . Tout d'abord, le moteur numéro deux a eu des problèmes de performances à partir de 225 secondes après le décollage, qui se sont brusquement aggravés à T+319 secondes, puis à T+412 secondes, l'unité d'instruments l'a complètement arrêté. Puis deux secondes plus tard, le moteur numéro trois s'est également arrêté. La panne était dans le moteur deux, mais en raison de la connexion croisée des fils, la commande de l'unité d'instruments a non seulement arrêté le moteur deux, mais aussi le moteur trois, qui fonctionnait normalement. L'unité d'instruments a pu compenser et les trois moteurs restants ont brûlé pendant 58 secondes de plus que la normale. Le troisième étage du S-IVB a également dû brûler 29 secondes de plus que d'habitude. Le S-IVB a également connu une légère perte de performance.

Orbite

En raison du lancement inférieur à la valeur nominale, le CSM et le S-IVB ont été insérés dans une orbite de stationnement de 173,14 kilomètres (93,49 nmi) sur 360,10 kilomètres (194,44 nmi), au lieu de l'orbite de stationnement circulaire prévue de 190 kilomètres (100 nmi) . Cette variation par rapport au plan de vol n'empêchait pas de poursuivre la mission. Au cours de la première orbite, le S-IVB a manœuvré, changeant son attitude vers l'horizon pour qualifier les techniques que les futurs astronautes pourraient utiliser dans le suivi des points de repère. Ensuite, après les deux orbites standard pour vérifier l'état de préparation du véhicule pour l'injection trans-lunaire (TLI), le S-IVB a reçu l'ordre de redémarrer, mais n'a pas réussi à le faire.

Décidant d'une mission alternative pré-planifiée, le directeur de vol Clifford E. Charlesworth et son équipe de contrôle de mission ont choisi d'utiliser le moteur du système de propulsion de service (SPS) du SM pour placer le vaisseau spatial sur une orbite à apogée élevée, avec un périgée bas qui entraîner une rentrée, comme cela avait été fait dans Apollo 4. Cela compléterait certains des objectifs de la mission. Le moteur SPS a brûlé pendant 442 secondes pour atteindre l'apogée prévue de 11 989 milles marins (22 204 km). Cependant, il n'y avait plus assez de propergol pour accélérer la rentrée atmosphérique avec une seconde combustion du moteur SPS, et le vaisseau spatial n'est entré dans l'atmosphère qu'à une vitesse de 10 000 mètres par seconde (33 000 pieds/s) au lieu des 11 000 mètres par seconde prévus. (37 000 ft/s) qui simulerait un retour lunaire. À haute altitude, le CM a pu renvoyer des données sur la mesure dans laquelle les futurs astronautes seraient protégés des ceintures de Van Allen par la peau du vaisseau spatial.

Dix heures après le lancement, le CM a atterri à 80 kilomètres (43 nmi) du point de toucher prévu dans l' océan Pacifique Nord au nord d' Hawaï , et a été levé à bord de l' USS Okinawa . Le SM a été largué juste avant d'atteindre l'atmosphère et s'y est consumé. L'orbite du S-IVB s'est progressivement dégradée et il est rentré dans l'atmosphère le 26 avril 1968.

Conséquences

Lors d'une conférence de presse après le lancement, le général Samuel C. Phillips , directeur du programme Apollo, a qualifié Apollo 6, "il ne fait aucun doute que c'est moins qu'une mission parfaite", mais a déclaré qu'apprendre que le lanceur pouvait toujours atteindre l'orbite malgré la perte de deux moteurs dans la phase S-II était « un accomplissement imprévu majeur ». Le responsable de la NASA, George Mueller, a qualifié Apollo 6 de "bon travail, un excellent lancement et, dans l'ensemble, une mission réussie ... et nous avons beaucoup appris", mais a déclaré plus tard qu'Apollo 6 "devra être défini comme un échec".

Le phénomène de pogo, vécu lors de la première étape du vol, était bien connu. Cependant, la NASA pensait que la Saturn V avait été "désaccordée", c'est-à-dire empêchée d'osciller à ses fréquences naturelles. Peu de temps après le vol d'Apollo 6, la NASA et ses sous-traitants ont cherché à éliminer les problèmes pour les futurs vols, et environ 1 000 ingénieurs du gouvernement et de l'industrie ont été mis au travail. Pour amortir les oscillations de pression dans les moteurs J-2, les cavités de ces systèmes étaient remplies d' hélium gazeux peu avant le décollage, qui servait d'amortisseur.

Module de commande d'Apollo 6 exposé au Fernbank Science Center à Atlanta , Géorgie

Les problèmes avec le S-II et le S-IVB ont été attribués aux moteurs J-2, présents dans les deux étages. Les tests ont montré que les allumeurs à étincelles sur les lignes de propulsion pouvaient tomber en panne dans des conditions de basse pression atmosphérique ou dans le vide. Cela ne se produirait pas dans les essais au sol, où les gaz liquides passant à travers les lignes de propulsion provoqueraient la formation d'une couche protectrice de givre, et au cours de ces essais, de l'air liquide était pulvérisé sur l'extérieur des moteurs, amortissant les vibrations. Dans le vide, une telle protection n'existait pas et le soufflet adjacent aux allumeurs à étincelles a vibré rapidement et s'est rompu au débit de pointe, provoquant une brûlure des conduites de propergol. Les soufflets ont été supprimés et les suspentes renforcées. À la suite d'Apollo 6, il y avait eu un débat au sein de la NASA sur l'opportunité de configurer le système de détection d'urgence du vaisseau spatial pour abandonner automatiquement en cas de pogo excessif, le directeur des opérations de l'équipage de conduite Deke Slayton s'y étant opposé. Au lieu de cela, les travaux ont commencé pour avoir un "capteur d'abandon de pogo" pour permettre à l'équipage de conduite de juger s'il fallait avorter, mais en août 1968, il était devenu clair que le pogo serait surmonté et les travaux sur celui-ci ont été abandonnés.

Le problème SLA a été causé par sa structure en nid d'abeille. Au fur et à mesure que la fusée accélérait dans l'atmosphère, les cellules se dilataient en raison de l'air et de l'eau piégés. Cela provoquerait la rupture de la surface de l'adaptateur. Pour empêcher que cela ne se reproduise, de petits trous ont été percés dans la surface pour permettre aux gaz piégés de se dissiper, et une fine couche de liège a été placée sur l'adaptateur pour aider à absorber l'humidité.

Les efforts de la NASA ont suffi à satisfaire la commission sénatoriale des sciences aéronautiques et spatiales . Ce comité a rapporté fin avril que l'agence avait rapidement analysé et diagnostiqué les anomalies d'Apollo 6, et avait pris des mesures correctives. Après une analyse détaillée des performances du Saturn V et des correctifs pour les futurs lanceurs, les ingénieurs du Marshall Space Flight Center en Alabama ont conclu qu'un troisième vol d'essai sans équipage du Saturn V n'était pas nécessaire. Par conséquent, le prochain Saturn V à voler, sur Apollo 8 , emporterait un équipage ( Apollo 7 , la première mission Apollo en équipage à voler, serait lancée par un S-IB ).

Après la mission, le CM-020 a été transféré à la Smithsonian Institution . Le module de commande d'Apollo 6 est exposé au Fernbank Science Center d' Atlanta , en Géorgie .

Appareils photo

Toujours à partir d'images de la chute de l'interstage d'Apollo 6 (NASA)

Le Saturn V avait plusieurs caméras fixées dessus, destinées à être éjectées et récupérées plus tard. Trois des quatre caméras à bord du S-IC ne se sont pas éjectées et ont donc été détruites, et une seule des deux caméras du S-II a été récupérée. Deux de ces caméras étaient destinées à filmer la séparation S-IC/S-II et les deux autres devaient filmer le réservoir d'oxygène liquide ; celui qui a été récupéré avait filmé la séparation. L'échec de l'éjection a été attribué à un manque de pression d'azote dans les bouteilles qui devaient provoquer l'éjection. Le module de commande portait une caméra cinématographique, destinée à être activée lors du lancement et lors de la rentrée. Cependant, la mission a pris environ dix minutes de plus que prévu et les événements de rentrée n'ont pas été filmés.

Un appareil photo de 70 mm a fonctionné dans le CM pendant une partie de la mission, pointé vers la Terre à travers la fenêtre de la trappe. La couverture comprenait des parties des États-Unis, de l'océan Atlantique, de l'Afrique et de l'ouest de l'océan Pacifique. L'appareil photo avait une combinaison de film et de filtre pénétrant la brume, avec un meilleur équilibre des couleurs et une résolution plus élevée que les photographies prises lors de précédentes missions américaines en équipage. Celles-ci se sont avérées excellentes pour les études cartographiques, topographiques et géographiques.

Impact public

Il y a eu peu de couverture médiatique de la mission Apollo 6 principalement parce que le même jour que le lancement, Martin Luther King Jr. a été assassiné à Memphis, Tennessee , et le président Lyndon B. Johnson avait annoncé qu'il ne se représenterait pas seulement quatre jours plus tôt.

Voir également

Les références

Sources

Liens externes