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Conforme referido acima, o prazo apertado que Kennedy tinha estabelecido para se conseguir a primeira alunagem ditou a escolha para desenhar a nave espacial de forma a que um astronauta ficasse em órbita no Módulo de Comando e de Serviço enquanto uma tripulação de alunagem de dois homens conduzia o LM (Módulo Lunar) até à superfície. Esta escolha minimizava a massa total que deveria ser lançada de Terra e, evidentemente, para qualquer outro modo de missão, a NASA teria que escolher entre criar um veículo de lançamento maior do que o Saturno V ou fazer vários lançamentos Saturno V para uma única missão. Nenhuma alternativa era na verdade aceitável e no fim a NASA descobriu que apenas com a escolha de uma combinação CSM/LM (Módulo de Comando e de Serviço / Módulo Lunar) poderia realizar o desafio de Kennedy. No entanto, esta escolha significava que, quando a tripulação do LM levantava da Lua, deveriam encontrar e acostar no CSM e, apesar de os estudos teóricos de encontro orbital estivessem bem desenvolvidos, foi necessário um programa de 10 missões Gemini para provar que podia ser feito. Das dez tripulações Gemini, seis tiveram encontros com alvos disponíveis em órbita e todas as seis o conseguiram com sucesso. E para coroar o sucesso do programa, as duas últimas tripulações conseguiram encontrar e acostar aos seus alvos durante a primeira órbita à Terra.
O programa Gemini deu oportunidades para preparar as missões Apolo também em outros aspectos. As tripulações das Gemini 5 e 7 duraram oito e catorze dias no espaço, respectivamente, e apesar de terem muito menos espaço do que as tripulações Apolo, elas provaram acima de qualquer dúvida que não havia barreiras fisiológicas ou operacionais para conduzirem uma missão lunar de dez dias. Cinco dos astronautas Gemini aventuraram-se para fora da nave espacial e, quando tentaram fazer trabalhos enérgicos, descobriram que o sistema de arrefecimento de ar usado nos fatos Gemini não iria ser adequado para o Apolo. Um astronauta sentado dentro de uma cápsula apertada simplesmente não podia trabalhar o suficiente para gerar calor corporal e, consequentemente, podia ser mantido arrefecido por oxigénio circulando dentro do fato. Mas quando saía e forçava os braços e pernas contra a pressão interna do fato, o calor extra assim gerado depressa se sobrepunha ao sistema de arrefecimento pelo fluxo de ar. Era necessário um sistema que fizesse desaparecer o calor em excesso; e, como resultado da experiência Gemini, a NASA e os seus contratantes desenvolveram um sistema de circulação de água arrefecida através de um tecido de tubos próximo da pele dos astronautas.
Apesar de muito do desenho das Gemini e Apolo ter sido desenvolvido por equipas independentes, ambos os programas usavam características que tinham sido testadas durante os voos Mercury e foram depois validados pelos voos Gemini. Em muitos aspectos, o Módulo de Comando Apolo foi um primo grande e complexo das cápsulas Mercury e Gemini. Foi criado para voos orbitais e para o regresso a Terra. Tal como os seus precedentes, foi equipado com um escudo térmico para proteger a nave espacial e a tripulação durante a descida feérica final pela atmosfera terrestre em direcção a um mergulho no oceano. Talvez não surpreendentemente, o Módulo de Comando foi a maior parte física do voo Apolo pronta para testes de voo.
O primeiro teste de voo tripulado foi atrasado de vinte meses por causa do trágico fogo na base de lançamento que tirou a vida de Gus Grissom, Roger Chaffee e Ed White em Janeiro de 1967. Por volta de Outubro de 1968, no entanto, o desenho do CSM tinha sido modificado para eliminar o risco de fogo - e para incorporar um número de modificações essenciais - e a tripulação do Apolo 7 (Wally Schirra, Donn Eisele e Walter Cunningham) pôs o CSM pelos seus próprios passos em órbita baixa à volta da Terra. Dois meses depois, a tripulação do Apolo 8 (Frank Borman, Bill Anders e Jim Lovell) fez uma viagem de Natal para a órbita lunar. Em parte, eles fizeram esta viagem antecipada para a Lua - saltando os testes do CSM/LM em órbitas terrestres baixa e alta - pela simples razão de que o desenvolvimento do LM estava a atrasar o resto do programa por cinco meses e não havia uma nave espacial pronta para voar. E, mais importante, os russos tinham enviado naves Zond não tripuladas à volta da Lua - apesar de não ser para órbita lunar - em Setembro e Novembro e trouxeram-nas de novo para Terra. As missões Zond foram num modo geral vistas como as precursoras de uma missão orbital tripulada e, em grande escala, a Apolo 8 foi enviada para impedir que a Rússia fosse a primeira o que teria diminuido muito o impacto psicológico da primeira alunagem. Deixando de lado os aspectos políticos globais, no entanto, a Apolo 8 também providenciou uma oportunidade afortunada para experimentar os procedimentos de controlo de voo a distâncias lunares. Deu à NASA experiência vital para controlar uma nave espacial em órbita lunar e também deu uma oportunidade para expandir a cobertura fotográfica de locais de poiso potenciais. Foi uma grande ajuda para a confiança de toda a equipa Apolo; e foi partilhada com uma audiência internacional de centenas de milhões de pessoas. Poucos dos que o presenciaram nunca esquecerão a Véspera de Natal da tripulação a ler o Génesis acompanhando as imagens de TV da superfície lunar passando por baixo. E, além disso, havia as fotografias que a tripulação trouxe para casa, as impressionantes imagens da Grande Bola Azul, o nosso planeta natal, a Terra, levantando acima do horizonte da Lua. Foi uma pequena prova de outros momentos impressionantes e imagens ainda para chegar.
O LM era diferente de qualquer outro veículo que alguma vez tinha voado. Era uma nova espécie de "monstro"; e talvez não seja surpreendente que era a maior parte física da Apolo pronta para teste de voo. Era um veículo de dois andares, o primeiro para a descida da órbita lunar para a alunagem, e o outro para o regresso da superfície. Por o LM nunca ter necessidade de voar por si próprio pela atmosfera terrestre, não necessitava da força estrutural nem da forma aerodinâmica do CSM. O LM necessitava apenas de ser leve e eficaz e, apesar da NASA ter testado com sucesso os sistemas de propulsão e de orientação durante um voo orbital terrestre não tripulado em Janeiro de 1968, foi o peso excessivo e outros problemas do desenho que atrasaram o primeiro teste tripulado. Não havia espaço no orçamento para muita sofisticação e, evidentemente, qualquer quilograma que pudesse ser tirado da nave espacial dava à tripulação outro décimo de segundo ou à volta disso para encontrar um local de alunagem seguro, outra meia hora para gastar na Lua, ou a oportunidade para trazer mais algumas amostras preciosíssimas para Terra. A procura de poupança no peso e melhoria no desempenho da máquina continuou até ao fim do programa Apolo e o preço não era apenas a perfeição das missões LM - no total de nove - mas também um aumento dramático na produtividade de cada voo bem sucedido.
Por causa do curto prazo definido por Kennedy, os últimos ensaios da missão de alunagem chegaram em ritmo rápido. À medida que o material ficava disponível para testes de voo, era imediatamente posto em serviço. Durante o Mercury, a NASA tinha conduzido em média um voo por cada quatro meses e depois, durante o Gemini, aumentou a cadência para um em cada dois meses. Mas, enquanto cada uma das equipas evoluia com os sucessos das anteriores, nunca durante Mercury ou Gemini existiu tanto novo equipamento ou tantos novos procedimentos tão rapidamente como durante o programa Apolo. Em intervalos de três meses, as equipas Apolo fizeram grandes avanços no caminho para a superfície lunar e foi uma combinação de determinação, plenos recursos para desenho e teste, e também uma grande dose de sorte, que o tornaram possível.
A equipa Apolo fez o seu melhor para garantir que o equipamento e os procedimentos iriam resultar na primeira vez que fossem tentados em voo; e os sucessos da série de testes não tripulados e das Apolo 7 e Apolo 8 continuaram sem quebra até ao último ano da década. Pela primeira vez, na Apolo 9, uma tripulação efectuou a manobra delicada da separação do Módulo de Comando do Saturno V, o afastamento e o regresso para acostar com o LM e o afastar do Saturno. No segundo dia de voo, dispararam o grande motor do Módulo de Serviço, aproximadamente como fariam as equipas seguintes para entrar em órbita lunar, e testaram a ligação entre as duas naves espaciais. No terceiro dia, no que mais tarde se provaria ter sido um ensaio para o salvamento do Apolo 13, testaram a ignição do motor de descida do LM durante seis minutos estando ainda acostado ao Módulo de Comando. No quarto dia, Schweickart esteve cerca de uma hora fora da entrada frontal do LM, testando o Sistema Portátil de Suporte de Vida (PLSS) - a "mochila" que as equipas da superfície lunar iriam usar. E então, finalmente, no quinto dia da missão, McDivitt e Schweickart afastaram-se do CSM e activaram o Motor de Descida para se dirigirem para uma órbita alta à volta da Terra. Todo este procedimento foi uma simulação tão próxima quanto possível de uma descida na Lua que podia ser efectuada em órbita terrestre; e, quando a manobra ficou terminada, McDivitt activou o Motor de Descida para uma terceira e última vez posicionar o LM numa ascensão simulada de volta à órbita lunar. Depois, o que restou foi largar o Andar de Descida e activar o Motor de Subida para um encontro com Scott. Tudo decorreu sem problemas.
Uma alunagem era um processo complexo e, apesar de todos os procedimentos terem sido revistos e executados vezes sem conta em simulações, nada se comparava a ir até à órbita lunar e voar quase até à superfície para ter a certeza que tudo - os sistemas de propulsão, a orientação, o radar e os sistemas de comunicação - estava pronto para a verdadeira alunagem. Mais de vinte anos depois do facto, Jack Schmitt disse que não tinha dúvidas que um "ensaio geral com guarda-roupa" seria efectuado, qualquer que fosse o significado em termos de cumprir o prazo de Kennedy. No entanto, no seu excelente livro, Carrying the Fire (Transportando o Fogo), Michael Collins disse que, se a decisão fosse sua, ele teria atrasado a Apolo 10 até um LM capaz de alunar estar pronto para Stafford e Cernan. Decerto, houve uma grande dose de conversa e debate antes de ser tomada uma decisão final para efectuar um último ensaio.
De acordo com Gene Cernan, "Quando eu fui nomeado para a Apolo 10, lembro-me de Stafford me dizer, 'Sabes, depende de como o equipamento voa, mas nós podemos ser os primeiros a poisar na Lua.' E fomos para esse voo sem sabermos se seríamos ou não. A Apolo 10 não foi criada para ser um ensaio geral até o LM-5 começar a ter problemas. O LM-5 era o LM de menos peso que deveria voar no Apolo 10 se Apolo 8 não tivesse voado sem um e que eventualmente equiparia o Apolo 11. Foi pelo menos dois meses antes e foi nessa altura que houve discussões sobre 'Esperamos pelo LM e levamos a Apolo 10 até à superfície da Lua? Afinal, se vamos correr o risco de lançar o TLI, e vamos viajar por um quarto de milhão de milhas, e vamos descer até uma curta distância da superfície, porque não correr o resto do risco e alunar? Vamos esperar pelo LM que seja capaz de o fazer.' E a outra teoria era 'Bem, vamos passo a passo. Vamos correr todos os riscos, mas não vamos correr "o grande risco" e pô-los na superfície.' E nós, a tripulação, continuávamos a discutir - Stafford em particular - que direcção devíamos tomar. E eu penso que Tom tencionava, quando chegou a oportunidade de ir no Apolo 10, que esse era o caminho certo. Tom não era tão rígido na ideia de ser o primeiro na Lua. Ele nunca pensou desse modo. Ele queria fazer o que fosse melhor para ter um programa coordenado, planeado. E quando ele se viu envolvido nessas discussões, pensou que iria concordar com os que diziam 'Vamos até à Lua, mas não alunar.'"
Stafford, Young e Cernan foram lançados de Terra em 18 de Maio de 1969; e, depois de perderem umas horas em órbita terrestre verificando todos os sistemas da nave espacial, activaram o motor do terceiro andar do Saturno V para os enviar em direcção à Lua. Tal como com a Apolo 8, eles percorreram o que é conhecido por uma trajectória de "regresso livre", que os levaria a dar a volta ao lado oculto da Lua e depois, se o motor do Módulo de Serviço falhasse, directamente em direcção a Terra. No entanto, tal como tinha acontecido em todas as missões Apolo, o motor do Módulo de Serviço funcionou perfeitamente. Enquanto a tripulação dava a volta por trás da Lua, voando apenas a 60 milhas náuticas (110 quilómetros) acima do centro do lado afastado da Lua, eles activaram o motor durante cerca de quatro minutos e entraram em órbita lunar. Vinte minutos mais tarde eles reapareceram no horizonte oriental da Lua e obtiveram de novo contacto rádio com a Terra. O tempo da reaparição foi tudo o que era necessário para confirmar que estavam na órbita planeada.
Durante as horas seguintes, Stafford e Cernan verificara, todo o LM. Então, depois de uma noite de descanso, separaram-se de Young e, por cima do lado afastado da Lua, activaram o Motor de Descida durante trinta segundos e puseram-se numa órbita que os levaria até uma altitude de 47,000 pés acima de um ponto 300 milhas a leste do local planeado para poiso da Apolo 11. Enquanto se aproximavam do ponto mais baixo da sua órbita, aproximaram-se o suficiente do solo para verificar o radar do LM e para fazer um exame visual da área para o caso de ser necessário um ponto alternativo para a primeira descida. Depois, ao contrário de activarem novamente o Motor de Descida contra o seu movimento de descida para uma alunagem, lançaram-se na direcção oposta para um nova órbita que os levaria para as 190 milhas náuticas acima do lado oposto da Lua e de novo para uma nova passagem, desta vez pelo local planeado para o poiso da Apolo 11.
Duas horas depois, no final de outra órbita lunar, Stafford e Cernan estavam prontos para ensaiar a subida e o reencontro. Mais uma vez passando pouco acima do canto sudoeste do Mar da Tranquilidade, largaram o Módulo de Descida e dispararam o Motor de Subida durante cerca de 15 segundos e, pouco depois, fizeram um encontro perfeito com Young. Quase tudo de correu perfeitamente. Aconteceu um momento de ansiedade quando, no momento de acostar, o Módulo de Subida começou a rodar e balançar. Enquanto rodava, o interruptor de controlo dos pequenos foguetes de direcção tinha sido impropriamente accionado e Stafford demorou oito longos segundos para de novo conseguir controlar a nave espacial e reactivar o Motor de Subida.
"Eu vi o horizonte lunar subir sete ou oito vezes em dez segundos, " disse Cernan. "é uma experiência de pôr os cabelos em pé. Foi quando eu disse 'Raios partam isto, (....Son-of-a-bitch.......), que raio está aqui a acontecer?'
"Agora, isto aplica-se a algumas coisas que vamos combinar para o futuro, por isso é bom vermos tudo em profundidade. Apesar de eu ser o Piloto do Módulo Lunar 10, orgulhava-me de conseguir pilotar o Módulo de Comando. Não tão bem como John Young; porque eu não entendia todos os sistemas tão bem como ele. Mas treinei-me nos simuladores do Módulo de Comando, especialmente para o reencontro, e certamente sabia como o operar. Fazia parte da minha natureza. Eu queria saber o que John fazia porque assim, se houvesse algum problema, eu entenderia qual era o seu problema e também qual era o nosso problema. E nos simuladores do Módulo Lunar, por vezes eu iria voar no banco da esquerda, e assim saberia o que Tom estava a fazer. Eu já tinha voado com Tom, por isso conhecia-o bastante bem. Eu sei bastante bem as suas acções e reacções. E eu sentia que conhecia bastante bem o Módulo Lunar de ambos os lados. Incluindo o manuseamento do PGNS (Sistema Primário de Guia e Navegação - Primary Guidance and Navigation System, que se pronuncia "pings"), melhor do que ninguém. Eu tinha também a responsabilidade de operar o AGS (Sistema de Guia para Abortar as Operações - Abort Guidance System, que se pronuncia "ags"). E muitas vezes, no Apolo 10, eu iria operar o PGNS tal como o AGS.
E foi isto que aconteceu no Apolo 10, tanto quanto consigo lembrar-me. Quando separámos o Módulo de Subida do Módulo de Descida, havia um grande número de coisas que tinhamos que fazer, incluindo a alteração de programas no PGNS e a alteração de posições de alguns interruptores. Neste momento, vinte e cinco anos depois de ter acontecido, nem Tom nem eu podemos ter a certeza mas, quando chegou a altura da separação, ouvi algum sinal do programa no PGNS (mostrador) e eu respondi a esse sinal do meu lugar no lado direito - ou houve algum interruptor (na verdade, o Interruptor de Controlo do AGS) que tinha que ser mudado, e eu mudei-o. E sou capaz de apostar que, se pudessemos recriar esse momento da história - e penso que Tom diria o mesmo - eu iria mudar o interruptor para a nova posição e Tom iria logo a seguir mudá-lo de novo para a posição anterior. A sua acção era mudar o interruptor. Mas eu já o tinha feito por ele. Mas ele não o sabia e, quando ele mudou o interruptor, limitou-se a movê-lo de volta para onde estava. E, com efeito, nós criámos o problema.
"Quando a nave espacial começou a girar, nenhum de nós entendeu o que o outro tinha feito. Por isso procurámos uma falha do programa do computador, procurámos foguetes bloqueados, procurámos todo o género de causas. Aconteceu exactamente no momento da separação e, meu Deus, não foi um momento passivo, foi um momento activo. E nós demos alguns giros fortes (o máximo de movimento foi 19 graus por segundo de inclinação e mais de 25 graus por segundo a rolar). Penso que provavelmente Tom ........damped it out........... em menos de vinte segundos (na verdade, dentro dos oito segundos da separação). Muito rápido. Executou-o bastante bem. Mas talvez nós não tivessemos treinado o suficiente nesta área. E eu seguiu os procedimentos e mudei o interruptor. E não me lembro se o devia fazer ou não. E foi isto que aconteceu.
"Agora, este problema não devia nem podia acontecer na superfície lunar porque, se estivessemos prontos para a separação na superfície lunar, teríamos verificado todos os interruptores. éramos muito meticulosos. Na Apolo 17, estávamos prontos com 30 minutos a uma hora de antecedência. Verificávamos a lista mais do que uma vez. Teríamos verificado todos os interruptores. Por isso este problema não era relevante para a separação na superfície. Mas, quando chegámos à Apolo 17, havia uma linha invisível no extremo direito do PGNS e eu disse a Jack, 'Nunca - nunca, nunca, nunca, nunca, nunca - mas mesmo nunca toques seja no que for à esquerda desta linha sem que eu o saiba.' E a razão porque eu o digo é porque eu estive uma vez no outro lado e toquei num interruptor. Tom e eu operávamos um pouco mais independentemente, talvez, do que Jack e eu, e eu não queria que Jack passasse à minha frente, por um interruptor, e aconteceu-nos o mesmo que tinha acontecido a Tom e eu. E esta era a minha regra não escrita. E nada tinha a ver com as habilitações de Jack, porque Jack conhecia o computador, conhecia os sistemas. Era um excelente Piloto de Módulo Lunar. O facto era que, num tempo de acção e reacção dinâmicas e todos a tentarem-se ajudar mutuamente, podem ajudar-se demais. Tal como no Apolo 10. Por isso a regra era, 'Jack, não toques em nada que esteja à esquerda do extremo direito do PGNS.' E resultou perfeitamente."
Após Stafford e Cernan terem de novo conseguido controlar o LM, activaram o Motor de Subida e, duas órbitas mais tarde, encontraram- se e acostaram ao Módulo de Comando onde estava Young. Outra órbita mais tarde, depois de Stafford e Cernan estarem de novo em segurança no Módulo de Comando, enviaram o LM para órbita solar com um último disparo do motor.
Depois de uma boa noite de sono e de um dia em órbita para observação da superfície, a tripulação da Apolo 10 dirigiu-se para Terra. Apesar da tripulação da Apolo 10 ter encontrado problemas durante a missão, era o tipo de problemas que inevitavelmente invadem os voos de teste. O ponto importante foi que não houve grandes impedimentos, e o resultado líquido do ensaio do Apolo 10 foi que tudo estava pronto para uma tentativa de alunagem no Apolo 11.
Moon
Naves Espaciais...
Apolo 11
