LEM

Le LEM, ou Lunar Excursion Module, était le vaisseau spatial qui transportait deux astronautes de l'orbite lunaire à la surface pendant les missions Apollo. Il se composait de deux étages : un étage de descente avec des pieds d'atterrissage et du carburant, et un étage d'ascension qui abritait la cabine de l'équipage et le moteur pour le retour au module de commande. L'engin a été conçu pour fonctionner dans l'environnement sans air de la surface lunaire, il n'avait donc pas besoin de coque aérodynamique ou de profilage, ce qui lui a donné son apparence squelettique distinctive.

Le nom Lunar Excursion Module a été conservé pendant le développement et les premiers vols Apollo, mais la NASA l'a officiellement raccourci en Lunar Module (LM) en 1969, arguant qu'une fois que les astronautes avaient effectivement atterri sur la Lune, le voyage n'était plus une « excursion » mais un profil de mission établi. Cependant, la désignation LEM est restée couramment utilisée par les techniciens, les contrôleurs de vol et le public longtemps après le changement officiel, et persiste dans la documentation plus ancienne et les références techniques de l'ère Apollo.

Du point de vue de la maintenance et des systèmes, le LEM était une machine remarquablement compacte. L'étage de descente mesurait environ 1,7 mètre de haut et pesait environ 4 700 kilogrammes à plein ; l'étage d'ascension, que l'équipage occupait pendant l'atterrissage, était encore plus petit. Les deux étages étaient principalement construits en alliage d'aluminium avec une pressurisation interne. Le moteur de descente, une tuyère à cloche à poussée variable, fournissait jusqu'à 45 kilonewtons de poussée et brûlait des propergols hypergoliques : du carburant Aerozine 50 et du tétroxyde d'azote comme oxydant, qui s'enflamment au contact sans équipement d'allumage.

Systèmes et modes de défaillance

La vulnérabilité du LEM résidait dans ses systèmes de guidage et de navigation. L'unité de mesure inertielle et le radar de rendez-vous devaient fonctionner parfaitement dans un environnement sans atmosphère pour amortir les oscillations ou assurer la stabilité aérodynamique. De nombreux composants électriques et capteurs étaient des conceptions à chaîne unique sans redondance, une contrainte imposée par les limites de poids. Le moteur d'ascension était le système de sécurité le plus critique ; s'il tombait en panne pendant l'ascension propulsée depuis la surface lunaire, l'équipage ne pourrait pas revenir. Les pieds d'atterrissage, équipés de sondes de contact et d'amortisseurs, devaient poser l'engin sur un terrain pouvant contenir des rochers ou du régolithe meuble, de sorte que la sélection du site d'atterrissage depuis l'orbite était elle-même une procédure dangereuse.

Le LEM transportait également des consommables : oxygène, eau et électricité provenant de piles à combustible et, plus tard, de batteries argent-zinc. Le soutien au sol nécessitait des spécialistes formés à la manipulation des propergols hypergoliques, aux procédures de pressurisation par gaz inerte et aux particularités des ordinateurs de guidage d'ascension et de descente, qui étaient programmés en langage assembleur et ne pouvaient pas être corrigés à distance. Les équipes de maintenance préparaient chaque LEM pendant des mois avant le vol, effectuant des contrôles d'étanchéité sur les réservoirs de propergol, des tests fonctionnels des systèmes redondants de l'étage d'ascension et le chargement des consommables quelques heures avant le lancement.