LUNAR MODULE

L' étrange forme de cet engin, construit par Grumman est due au fait qu' il opère dans le vide seulement. En aucun cas il ne devait être profilé. Sa forme d'insecte, d'araignée avec ses 4 pattes et ses "yeux" en triangle n'a rien d'élégante. Le LM est un engin en 2 parties, l' étage de monté et celui de descente. Les 2 parties arrivent ensemble sur la lune et seul l' étage de monté repart se servant de l' étage de descente comme plateforme de lancement. Le LM est destiné à faire alunir 2 astronautes avec leur scaphandre. 

Longueur totale: 6,4 m;  Largeur totale: 4,3 m;  Volume habitable: 6,65 m3;  Masse totale: 14696 kg.  Masse propergols: 10523 kg (UDMH/N2O4);  Moteur principal: 4491 kg de poussée;  Système électrique: 50 KW grâce à des batteries.

DEVELOPPEMENT

Le développement du LM pris énormément de retard sur le planning et le coût dépassa les estimations. Il fallait concevoir un engin le plus léger possible, composé d' un étage de descente sur la lune et d' un étage de remonté du sol lunaire à l' orbite ou attendait le troisième homme dans le CM. Il devait être capable de manoeuvrer hors de l' atmosphère, atterrir sur la lune, effectuer des manoeuvres en vue du rendez vous avec le CSM.

A la fin des années 50, les projets américains pour la conquête de la lune sont très différents de ce que sera le LM dix ans plus tard. Puisque Verner Von Braun étudie un énorme lanceur le Juno 5, les plans des vaisseaux qui iront se poser sur notre satellite en font des engins relativement gros. Cinq techniques sont à l' étude pour aller sur la lune, l' ascension directe et quatre techniques de RV en chemin. Le principal inconvénient de l' ascension directe est qu' il nécessitera l' emploi d' un gros lanceur de 6 millions de kg alors que les techniques de RV n' en demandent que de plus petit (15 plus précisément) pour assembler un vaisseau de 200 tonnes en partance vers la lune. Ces projets ne sont que des dessins sur des cartons (projets Juno, Saturn, Vega et Centaur) et à l' époque les fonds manquent pour développer un véritable programme spatial. Il faudra la volonté d' un jeune Président en 1961 pour donner le grand coup de pouce à l' aventure de l' espace.

Le 28 juillet 1960, le programme qui succédera au cabine Mercury a un nom, Apollo. Aussitôt, des études sont lancées auprès de 1300 firmes US. Apollo sera la vaisseau pour aller sur la lune.

1961, l' Amérique change de politique envers l' espace. Le 25 mai, John F Kennedy lance la course à l' espace. Dans l' été, Apollo prend forme. D' un vaisseau de 2 m de diamètre, on passe à 4 m. Le premier contrat passé avec l' industrie concerne le système de navigation et de guidage mis en étude au MIT. Des quatre projets de la fin des années 50, il ne reste plus que Juno et Saturn. La fin de l' année est marqué par la mise en place de la grosse industrie américaine. La base de Cap Canaveral en Floride s' agrandit pour accueillir le port lunaire, le centre de Huntsville devient le maitre d' œuvre du programme. Pour la construction et les essais des étages du lanceur sont construits le MAF et le MTF dans le Mississipi. Enfin le contrôle de vol habités sera réalisé non plus de Floride mais du Texas, à Houston. Le couronnement de cette fin d' année est le décollage du premier booster Saturn le 27 octobre.

1961 c' est aussi l' année des premières études sur la façon d' atteindre la lune. Le vol direct et le Rendez vous en orbite terrestre EOR sont les deux méthodes préconisées. Centre de Langley, Virginie, un ingénieur nommé John Houbolt propose une alternative : le rendez vous en orbite lunaire LOR. Sa méthode est présentée en janvier au groupe de travail sur l' espace le Space Task Group. Elle sera finalisé jusque dans l' été.

LE LOR

Janvier 1962, Joe Shea de la NASA est en visite à Houston et à Huntsville à propos du LOR. Si les équipes de Houston sont pour le LOR, le centre Marshall est radicalement contre avec Von Braun en tête. De nouvelles études sont menées pendant le printemps sur les avantages des deux méthodes en gain de masse et en coûts. Avril 1962, une grande réunion sur le LOR est réalisée avec tous les centres de la NASA. Le LOR permettra de gagner plus de 6 mois dans le programme et baissera les coûts par l' utilisation d' un seul Saturn C5 au lieu de deux. Fin juin, la NASA (Shea et Holmes) est convaincu par le LOR. L' agence le propose comme la meilleure façon de gagner la course à la lune et il est soumis à l' avis de l' administrateur James Webb. Le 10 juillet, le LOR est adopté officiellement par la NASA. Aussitôt, le lanceur Saturn C1 est mis en chantier.

Le LOR adopté, la NASA se voit confier trois missions majeures : le développement du vaisseau Apolllo avec North American, la défense du LOR et la préparation au développement du véhicule d' excursion lunaire le LEM. Pour Apollo, dans l' été il est décidé que la récupération du module de commande se fera par des parachutes au nombre de trois placés au sommet de la cabine conique. Le retour se fera comme les cabines Mercury dans la mer.

Entre mai 1960 et juillet 1962, 5 configurations de module lunaires ont été étudiées, la version définitive d' un véhicule à deux étages est finalement adoptée. De nombreuses questions restent en suspens, tel que la propulsion liquide ou solide, le système de guidage, la nature du sol et l' influence de la poussière lunaire sur les équipements comme le radar. Le 5 septembre suivant, neufs compagnies américaines sont en lice pour assurer le développement du module lunaire. En octobre, un rapport de Mc Donnel, demandé par la NASA indique que si le vol vers la lune est direct, le module lunaire serait un engin utilisant des étages à hydrogène et oxygène liquide, ce qui augmenterait le coût et les délais. Gruman (qui développe le satellite OAO et qui fut en compétition avec Douglas pour Mercury) est sélectionné le 9 novembre, pour la construction du module lunaire, un engin a deux étages destiné à déposer deux astronautes sur la lune et à les ramener en orbite lunaire.

Entre 1962 et 1969, le LM change 3 fois de configuration. Le LM de première génération est un engin lourd avec un étage de descente de forme ronde et 5 jambes pour l' atterrissage. L' étage de monté lui possède 4 gros hublots. Un premier examen permet d' enlever une jambe sur l' étage de descente et ainsi de modeler son dessin qui devient octogonal ce qui facilitera son attache dans le SLA du lanceur Saturn. L' étage peut être ainsi tourner de 45° afin de présenter sous le  système de contrôle d' attitude un quad sans jambes d' atterrissage facilitant l' échappement des gaz. Les 4 gros hublots de l' étage de monté sont supprimés et remplacer par deux petits en forme de triangle. Conséquence les sièges sont supprimés. 
Mai 1963, un première version est présentée mais elle est encore trop lourde. Ne connaissant pas la nature du sol lunaire, de nombreux essais sont réalisés pour définir au mieux l' engin et ses équipements. L' étage de monté possède deux sas d' amarrage, un au sommet et l' autre sur le coté à 90°. Le premier sans hublot sert pour l' amarrage avec le CSM pendant le voyage terre-lune et le second pour l' amarrage au retour de la lune. 
Printemps 1964, le sas latéral de l' étage de monté est supprimé et devient une trappe pour les sorties sur la lune. Afin de réaliser les amarrages avec le sas supérieur, un petit hublot est ajouté au dessus de la place du commandant (ce qui rajoute 7 kg au Lm mais ne modifie pas le dessin de la cabine. 
Le sas latéral devient une trappe. Comment l' astronaute descendra t' il du LM ? Grumman imagine un système de palans avec des cordes où l' astronautes se balancerait avant de descendre. Après des tests, ce système est jugé irréalisable. 
Mi 1964, un porche est installé devant la trappe ainsi qu' une échelle sur la jambe de l' étage de descente. De ronde la trappe devient carré pour pouvoir faciliter le passage d' un astronaute vêtu de son scaphandre. 
Ne connaissant pas la nature du sol lunaire, les techniciens ne savaient pas comment les jambes du train d' atterrissage pourraient supporter le poids de l' engin sans s' enfoncer. Les parterres ou assiettes mis en bout de chaque jambe sont élargie de 22 à 91 cm. Comme l' étage dépassait le diamètre de son logement dans le SLA, les techniciens décidèrent que les jambes seraient escamotable et pliable sous la structure. Afin de tester la "souplesse" du train, des études assistées par ordinateur sont réalisé afin de trouver le meilleur compromis masse, efficacité et des essais grandeur nature sont réalisés à Langley avec un étage de descente grandeur réelle lâché d' une hauteur conséquente. 

1965, le programme de test du LM est présenté par Grumman à Houston. En avril, la firme commence les essais sur le moteur de l' étage de monté à White Sands NM. Six véhicules de test sont prévus : 
LTA 1, un véhicule " maison " servant de test pour la fabrication des futurs modèles ; 
LTA 2, à Huntsville pour des tests de vibration ; 
LTA 3 et 5, pour des tests de mise à feu moteur (études des vibrations) ; 
LTA 4, pour des tests de vibration ; 
LTA 8, à Houston pour des tests en chambre à vide ; 
LTA 10, à Tulsa pour des tests de compatibilité avec le SLA ;

Le LTA 1

Le LM 1 sera le premier modèle de vol a être testé en automatique en orbite terrestre sur AS 206, mais de nombreux travaux sont encore à faire, le véhicule n' est pas prêt. En juin, Grumman annule le LTA 4 ainsi que deux FTA (véhicule de vol) pour des raisons de coûts. Deux modèles LTA seront restaurés après leur test (LTA 2 et 10). Houston annule à son tour le modèle de test d' alunissage.

Il faudra attendre 1966 et les résultats des sondes Surveyor pour avoir la certitude que le sol de la lune était dur et capable de supporter un engin de 14 tonnes. La masse de l' engin ne cessera de préoccuper les ingénieurs. Ne cessant de croître, un programme "minceur" est engagé dés 1965. Ainsi de 14,8 tonnes à la mi 1965, on passe à 13,9 tonnes à la fin de 1966... pour se stabiliser à 14, 9 tonnes pour le LM d' Apollo11.

Configuration du LM en 1966

1966, Grumman pense voir le bout du tunnel. Le programme de test et de vérification imposé par la NASA est draconien. Le premier LM de vol doit arriver au KSC le 16 novembre, il n' arrivera que six mois plus tard le 27 juin 1967. Avant l' accident d' Apollo AS 204 en janvier 1967, il était prévu le vol AS 208 le 1er août 1968 avec le CSM 101 et le LM 1 pour des tests en orbite terrestre, avec des astronautes à bord. Ce programme est remanié en 1967. La NASA prévoit désormais deux vols en automatique avant la mission Apollo 8 avec le LM 3.

Les deux LTA restaurés volent le 9 novembre 1967 sur Apollo 4 et le 4 avril 1968 sur Apollo 6. Entre temps, le lanceur d' Apollo 1 le SA 204 est reconfiguré pour lancer le LM 1, premier véhicule de vol. Le 22 janvier 1968 le LM 1 de 14360 kg est mis sur orbite 169 x 374 km, inclinée à 31,6°. L' étage de descente transfère l' engin sur une orbite 171 x 222 km, tandis que celui de remonté fait de même sur une orbite 172 x 961 km. Après le succès de la mission, le vol avec le LM 2 est annulé. La NASA programme un vol avec LM habité en orbite terrestre sur Apollo 8 dans l' été 1968. Mais le LM 3 est livré avec trois de retard le 8 juin. Encore incomplet, il sera finit au Cap dans l' O&C building. Réalisant que le LM 3 ne sera pas prêt pour Apollo 8, la NASA repousse la mission au printemps 1969 avec Apollo 9 en gardant le même équipage très lié au tests. Apollo 8 partira en décembre autour de la lune damant le pion au soviétiques. Le 25 décembre 1968, trois américains passent le réveillon autour de la lune.

Le LM 2 ne volera pas . Il sera mis en exposition au Nationnal Air & Space Muséum, à Washington. Le LM 3 est utilisé par Apollo 9, en mars 1969 en orbite autour de la terre. Le LM 4 réalise la grande répétition du débarquement autour de la lune avec Apollo 10. Le LM 5 réalise le premier débarquement sur la lune avec Apollo 11. suivent le LM 6 pour Apollo 12, le LM 7 pour Apollo 13, le LM 8 pour Apollo 14. 1970, le programme lunaire est remanié. La mission avec le LM 9 (Apollo 15) est annulé. Le Lm ne volera pas. Il sera mis en exposition au KSC.

Le LM 3, le premier LM habité et le LM 5 d'Apollo 11.

A partir du LM 10, la masse du véhicule sera augmenté à 16,3 tonnes pour les trois vols restants, Apollo 15, 16 et 17 (LM 10, 11 et 12). Pour ces dernières missions, l' étage de descente transporte sur son flanc le Lunar Rover Vehicle, la jeep lunaire sur le quadrant 1. Un nouveau réservoir d' eau de 50 kg, un container à détritus, un réservoir à pression d' oxygène et un module d' oxygène gazeux remplacent le MESA dans le quadrant 4. Un nouveau MESA est fixé en dehors du quadrant et comprend une pelle, des boites à échantillons, des batteries pour le PLSS et un détecteur de rayons cosmiques.
Les 4 réservoirs de propergol du moteur de descente ont été rallongés de 8 cm (plus 521 kg). Le moteur fonctionne plus longtemps, la tuyère modifiée.
Dans l' étage de monté, Les rangement ont été redessinés pour stocker les tenues lunaires et des réservoirs d' oxygène en plus pour augmenter la durée des EVA.  
Les LM 13 et 14 prévu pour les Apollo 18 et 19 n' ont jamais volés, les missions ayant été annulées. Ils sont stockés au Cradle of Aviation Museum, à Long Island et au Franklin Institute, à Philadelphie. Le LM 15, dernier exemplaire produit par Gruman a été éraflé. Le LM est construit par Gruman Aircraft Engineering Corp à Bethpage dans l' état de NY.

Le LM 8 sur la lune (Apollo 14) et LM 11 en orbite

Le LTA 1 est en exposition au Cradle of Aviation Museum, Museum Lane, Mitchell Field, New York

Le LTA 3 est au Franklin Institute, Philadelphia, PA

Le LTA 8 est au Johnson Space Center suspendu par des câbles en hauteur. Il a servit pour l' entraînement des astronautes.

Le LM 2 n' a jamais voler. Il est au National Air and Space Museum, Washington DC en exposition

Le LM 13 est une série mission J prévu à l' origine pour Apollo 18. Partiellement restauré pour la série TV HBO "From the Earth to the Moon", 

Le LM 14 et 15 n' ont jamais été terminés.

Images LM en 3D