Prélévements de données et visite de la Lune
Le 20 juillet 1969, la capsule d’Apollo XI atteint la surface lunaire à 21h17 (heure française). Il faut 5 heures avant que les astronautes puissent sortir de leur fusée. À 3h17, Neil Armstrong réalise le premier pas sur la Lune et déclare : « c’est un petit pas pour l’homme mais un bond de géant pour l’humanité ». Edwin Aldrin sort également à son tour peu de temps après et ils commencent leur exploration de la Lune.
Les deux astronautes subissent alors une gravité environ 6 fois moins forte que celle sur Terre. L’intensité de pesanteur sur la Lune est de 1,6 N/kg. La masse d’Armstrong est d’environ 70 kg, et la masse d’une combinaison spatiale est d’environ 112 kg.
F=m×g
F=(70+112)×1,6
F=291 Newton
Alors que sur terre son poids, sans combinaison, est de :
F=70×9,6
F=672 Newton
Neil Armstrong se sentait donc 2 fois plus léger sur la Lune, ce qui explique ses sauts de 3 mètres et parfois sa maladresse.
Les deux américains installent des expériences scientifiques sur la Lune afin de récolter 20,7 kg de roches lunaires. Elles serviront plus tard à dater la Lune, et apprendre qu’il n’y a aucune présence de vie sur le satellite naturel de la Terre. La première expérience consiste à poser des réflecteurs lasers sur la Lune de manière perpendiculaire pour que le rayon revienne précisément au même endroit sur la Terre. Ils plantent également un sismomètre pour connaître la structure de la Lune. Les astronautes se permettent ensuite 2h30 de sommeil avant de rentrer sur Terre.
La seconde mission, Apollo XII, s’est posée exactement là où elle devait. Le séjour des astronautes sur la Lune a duré 31,5 heures. Cette fois-ci 34 kg de roches lunaires ont été récupérées. Etant arrivé à seulement quelques mètres de la sonde Surveyor III, envoyé pour trouver un atterrissage idéale, Alan Bean détacha quelques pièces de la sonde pour les ramener sur Terre.
Le LEM Apollo XIV s'est posé le 5 février dans la région des montagnes de Fra Mauro, initialement destinée à l'alunissage d'Apollo XIII. Le séjour sur la Lune a duré 33 heures, et 44 kilogrammes d'échantillons ont été collectés. Un outil adapté leur a permis de transporter leur équipement et les roches lunaires : Le MET (Modular Equipment Transporter). Alan Shepard et Edgard Mitchell devaient effectuer un kilomètre à pied pour aller à leur objectif : le Cone Crater. Cependant le chariot lunaire rebondissait sur la surface lunaire, les deux hommes ont donc été contraints à ralentir leur marche. Lors de la marche vers ce cratère, les astronautes devaient passer par différentes étapes pour effectuer leurs tests mais ils ont confondu certaines étapes et ont accumulé du retard par rapport à leur programme. Ils ne pouvaient voir leur objectif de loin, et s’en sont donc approché à moins de 30 m sans le remarquer.
Ils sont ensuite revenus à leur fusée sans rencontrer de problèmes importants. Peu de temps avant le retour, l’un des astronautes, passionné de golf a pu taper une balle sur la Lune, qui a permis d’observer la faible gravité sur la Lune. Il réussit à lancer la balle à plus d’une centaine de mètres.
Photographie du golf sur la lune lors de la mission Apollo XIV
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L’un des objectif de la mission Apollo XV était d’allonger la durée de stationnement sur la lune afin de permette une analyse scientifique plus poussée : un spectromètre de rayon gamma est emporté. Le 30 juillet 1971, David Scott et Alfred Worden posaient le pied sur la Lune dans la région du Sillon de Hadley. C’est la première mission où fut testé le rover lunaire.
Scott a voulu vérifier une loi fondamentale de la physique, de Galilée 400 ans auparavant. Devant une caméra, l’américain prend dans une main une plume d'aigle, et dans l'autre, un marteau. En les lâchant au même moment, il remarqua que les deux objets touchèrent le sol exactement au même instant. Cette expérience devait être réalisée en absence de résistance de l’air pour confirmer la thèse de Galilée.
La LEM de la mission Apollo XVI se posa le 21 avril 1972, dans la région du cratère Descartes. Les échantillons de cette mission provenaient pour la première fois de hauts plateaux. Tout d’abord, les deux américains installèrent le rover lunaire et l’équipement pour leurs expériences. Leur objectif était de trouver des roches provenant d’activité volcanique, mais ils n’en trouvèrent pas. Cependant ils trouvèrent la plus grosse roche lunaire ramenée sur Terre, avec une masse de 6 kg. Ils explorèrent ensuite 5 cratères différents et récoltèrent 94 kg de roches lunaires.
La dernière mission se posa dans la mer de sérénité, plus précisément sur le site de Taurus Littrow, le 11 décembre 1972. Pour la première fois l’un des hommes à marcher sur la Lune était un scientifique, Harrison Schmitt, ce qui lui permit d’analyser sur place les roches lunaires. Lors de la deuxième sortie, ils découvrirent un lieu très riche géologiquement, ils purent rester plus longtemps pour analyser particulièrement ces roches. Ils firent une découverte étonnante : des poussières orange qu’ils prirent d’abord pour un reflet de soleil. Plus tard, les analyses prouveront que cette poussière était due à un refroidissement de magma.
Photographie de l’exploration lunaire lors de la mission Apollo XVII