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+Apollo 11 est une mission du programme spatial américain Apollo au cours de laquelle, pour la première fois, des hommes marchent sur la Lune, le 21 juillet 1969, à 2 h 56 UTC (dimanche 20 juillet 1969 21 h 56 à Houston, lundi 21 juillet 1969 3 h 56 UTC+1 en France). L'agence spatiale américaine, la NASA, remplit ainsi l'objectif fixé par le président John F. Kennedy en 1961 de poser un équipage sain et sauf sur la Lune avant la fin des années 1960 dans le but de démontrer la supériorité des États-Unis sur l'Union soviétique mise à mal par les succès soviétiques au début de l'ère spatiale dans le contexte de la guerre froide qui oppose ces deux pays. Ce défi est lancé alors que la NASA n'a pas encore placé en orbite un seul astronaute. Le projet aboutit grâce à une mobilisation de moyens humains et financiers considérables, ce qui permet à l'agence spatiale de rattraper son retard sur le programme spatial soviétique, puis de dépasser celui-ci.
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+Apollo 11 est l'aboutissement d'une série de missions qui permettent la mise au point des techniques spatiales nécessaires, des vaisseaux spatiaux et d'un lanceur géant ainsi que la reconnaissance des sites d'atterrissage sur la Lune. C'est la troisième mission habitée à s'approcher de la Lune, après Apollo 8 et Apollo 10, et la cinquième mission avec équipage du programme Apollo. Le vaisseau spatial emportant l'équipage est lancé depuis le centre spatial Kennedy le 16 juillet 1969 par la fusée géante Saturn V développée pour ce programme. Elle emporte un équipage composé de Neil Armstrong, commandant de la mission et pilote du module lunaire, de Buzz Aldrin, qui accompagne Armstrong sur le sol lunaire, et de Michael Collins, pilote du module de commande et de service qui restera en orbite lunaire. Armstrong et Aldrin, après un atterrissage comportant quelques péripéties, séjournent 21 heures et 36 minutes à la surface de la Lune et effectuent une sortie extravéhiculaire unique d'une durée de 2 heures et 31 minutes. Après avoir redécollé et réalisé un rendez-vous en orbite lunaire avec le module de commande et de service, le vaisseau Apollo reprend le chemin de la Terre et amerrit sans incident dans l'océan Pacifique à l'issue d'une mission qui aura duré 8 jours, 3 heures et 18 minutes.
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+Au cours de cette mission, 21,7 kilogrammes de roche et de sol lunaire sont collectés et plusieurs instruments scientifiques sont installés sur la surface de notre satellite. Bien que l'objectif scientifique d'Apollo 11 ait été limité par la durée du séjour sur la Lune et la capacité d'emport réduite des vaisseaux spatiaux utilisés, la mission fournit des résultats substantiels. Son déroulement, en particulier les premiers pas sur la Lune filmés par une caméra vidéo et retransmis en direct, constituent un événement suivi sur toute la planète en mondovision par des centaines de millions de personnes.
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+À la fin des années 1950 et au début des années 1960, les États-Unis sont engagés dans la guerre froide, une rivalité géopolitique avec l'Union soviétique[1]. Le 4 octobre 1957, l'Union soviétique lance Spoutnik 1, le premier satellite artificiel. Ce succès surprise suscite des craintes et de l'imagination dans le monde entier. Il démontre que l'Union soviétique a la capacité de transporter des armes nucléaires sur des distances intercontinentales et remet en question les prétentions américaines de supériorité militaire, économique et technologique[2]. Cela précipite la crise du Spoutnik et déclenche la course à l'espace[3].
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+Le président Dwight D. Eisenhower répond au défi du Spoutnik en créant la National Aeronautics and Space Administration (NASA) et en lançant le programme Mercury[4], qui vise à lancer un homme en orbite terrestre[5]. Mais le 12 avril 1961, le cosmonaute soviétique Youri Gagarine devient la première personne dans l'espace, et le premier à tourner en orbite autour de la Terre[6]. Près d'un mois plus tard, le 5 mai 1961, Alan Shepard devient le premier Américain dans l'espace, effectuant un voyage suborbital de 15 minutes. Après avoir été récupéré dans l'océan Atlantique, il reçoit un appel téléphonique de félicitations du successeur d'Eisenhower, John F. Kennedy[7].
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+Comme l'Union soviétique dispose de lanceurs plus puissants, Kennedy choisit, parmi les options présentées par la NASA, un défi dépassant la capacité de la génération actuelle de fusées, afin que les États-Unis et l'Union soviétique partent d'une position d'égalité. Une mission avec équipage sur la Lune servirait cet objectif[8].
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+Le 25 mai 1961, Kennedy s'adresse au Congrès américain sur les « besoins nationaux urgents » et déclare vouloir accélérer le programme spatial américain[9],[Note 1] Le 12 septembre 1962, il prononce un autre discours devant une foule d'environ 40 000 personnes dans le stade de football américain de l'université Rice à Houston[10], au Texas, dans lequel il explique pourquoi l'objectif du programme spatial est la Lune[11],[12],[Note 2]
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+Malgré cela, le programme proposé se heurte à l'opposition de nombreux Américains et est qualifié de « moondoggle »[Note 3] par Norbert Wiener, un mathématicien du Massachusetts Institute of Technology[13],[14]. L'effort pour faire atterrir un homme sur la Lune a déjà un nom : le programme Apollo[15]. Les technologies et les techniques requises pour Apollo sont développées par le programme Gemini[16] et le projet Apollo est rendu possible grâce à l'adoption par la NASA de nouvelles avancées, notamment dans la technologie électronique des semi-conducteurs[17].
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+L'incendie d'Apollo 1 le 27 janvier 1967, dans lequel les astronautes Gus Grissom, Ed White et Roger B. Chaffee périssent, et l'enquête qui suit, entraînent un décalage du programme de 21 mois[18].
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+L'Union soviétique rivalise avec les États-Unis dans la course à l'espace, mais son avance initiale est perdue en raison d'échecs répétés dans le développement du lanceur N1, qui est comparable à celui de Saturn V[19]. Les Soviétiques tentent de battre les États-Unis pour ramener de la matière lunaire sur Terre au moyen de sondes non habitées. Le 13 juillet, trois jours avant le lancement d'Apollo 11, l'Union soviétique lance Luna 15, qui atteint l'orbite lunaire avant Apollo 11. Pendant la descente, un dysfonctionnement provoque l'écrasement de Luna 15 dans la Mare Crisium, environ deux heures avant que Neil Armstrong et Buzz Aldrin ne décollent de la surface de la Lune pour entamer leur voyage de retour. Le radiotélescope des laboratoires de radioastronomie de Nuffield, en Angleterre, enregistre les transmissions de Luna 15 pendant sa descente, et celles-ci sont diffusées en juillet 2009 pour le 40e anniversaire d'Apollo 11[20].
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+Après plusieurs missions sans équipage destinées à tester en orbite terrestre basse la fusée Saturn V et les deux vaisseaux spatiaux, la NASA lance dans un laps de temps très court de sept mois quatre missions avec équipage qui permettent d'achever la qualification des vaisseaux en effectuant une répétition des différentes phases d'une mission lunaire hormis l'atterrissage. Toutes ces missions se déroulent sans anomalie majeure.
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+L'affectation du commandant de mission Neil Armstrong, du pilote du module de commande et de service (CSM) Jim Lovell et du pilote du module lunaire (LM) Buzz Aldrin au sein de l'équipage de réserve d'Apollo 9 est officiellement annoncée le 20 novembre 1967[25]. Lovell et Aldrin ont déjà volé ensemble en tant qu'équipage de Gemini 12.  En raison des retards de conception et de fabrication du LM, Apollo 8 et Apollo 9 échangent leurs équipages principaux et de réserve, et l'équipage d'Armstrong devient remplaçant sur Apollo 8. Sur la base du schéma normal de rotation des équipages, Armstrong doit alors commander Apollo 11[26].
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+Michael Collins, le pilote du CSM de l'équipage d'Apollo 8, commence à avoir des problèmes avec ses jambes. Les médecins diagnostiquent le problème comme une excroissance osseuse entre sa cinquième et sa sixième vertèbre, nécessitant une opération[27]. Lovell prend sa place dans l'équipage d'Apollo 8, et lorsque Collins se remet, il rejoint l'équipage d'Armstrong en tant que pilote du CSM. Pendant la convalescence de Collins, Fred Haise est pilote réserviste du module lunaire d'Apollo 8, et Aldrin du module de commande[28]. Apollo 11 est la deuxième mission américaine où tous les membres de l'équipage ont une expérience préalable de vol spatial[29], la première étant Apollo 10[30]. La suivante est la mission STS-26 en 1988[29].
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+Deke Slayton donne à Armstrong la possibilité de remplacer Aldrin par Lovell, car certains pensent qu'il est difficile de travailler avec lui. Armstrong n'a aucun problème à travailler avec Aldrin, mais il y réfléchit pendant un jour avant de décliner. Il pense que Lovell mérite de commander sa propre mission (finalement Apollo 13)[31].
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+L'équipage d'Apollo 11 est finalement annoncé le 9 janvier 1969 et se compose de Neil Armstrong, qui commande la mission et qui pilote le module lunaire jusqu'à la surface lunaire, Buzz Aldrin, deuxième membre de l'équipage à aller sur le sol lunaire, et Michael Collins qui est le pilote du module de commande[32].
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+Neil Armstrong, diplômé de l'université Purdue commence sa carrière comme pilote de chasseur dans la Marine américaine entre 1949 et 1952 et participe à la guerre de Corée. Il entre en 1955 comme pilote d'essai au NACA (l'ancêtre de la NASA) où il vole sur de nombreux prototypes dont l'avion fusée X-15. Il est recruté comme astronaute par la NASA en 1962. Il est le commandant de la mission Gemini 8 qui réussit le premier amarrage avec un autre vaisseau spatial[33]. Gemini 8 révèle également le sang-froid d'Armstrong qui réussit à stabiliser la capsule partie dans un mouvement de rotation incontrôlable[34],[35].
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+Edwin « Buzz » Aldrin, après des études à l'académie militaire de West Point, devient pilote de chasse dans l'Armée de l'air. Il participe à la guerre de Corée. En 1959, il entame un cycle d'études supérieures en Ingénierie spatiale au MIT et décroche en 1963, un doctorat en sciences astronautiques avec une thèse sur les « techniques de rendez-vous orbital entre vaisseaux avec équipage ». Il est sélectionné en 1963 par la NASA dans le groupe 3 des astronautes. En 1966 il est le commandant et le pilote de la mission Gemini 12 dont le principal objectif est de démontrer qu'un astronaute peut travailler dans l'espace[36].
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+Michael Collins, après des études à l'académie militaire de West Point, devient pilote de chasse dans l'Armée de l'air. Il est sélectionné comme astronaute par la NASA en 1963 dans le même groupe qu'Aldrin. Il participe à la mission Gemini 10 au cours de laquelle il effectue deux sorties extravéhiculaires[37].
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+L'équipage de réserve, composé de Jim Lovell, commandant, William Anders, pilote du module de commande, et Fred Haise, pilote du module lunaire[41], serait prêt à effectuer la mission au cas où quelque chose arriverait à l'équipage principal. Le rôle de l'équipe de réserve est de s'entraîner et d'être prêt à voler en cas de problèmes pour la première escouade[42].
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+Anders a déjà volé avec Lovell sur Apollo 8[29]. Au début de 1969, il accepte un poste au Conseil national de l'aéronautique et de l'espace à partir d'août 1969, et annonce qu'il prend sa retraite en tant qu'astronaute à ce moment-là. Ken Mattingly est transféré de l'équipe de soutien à un entraînement parallèle avec Anders comme pilote de réserve du CSM au cas où Apollo 11 serait retardé au-delà de sa date de lancement prévue en juillet, auquel cas Anders ne serait pas disponible[43].
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+Fred Haise n'a pas encore de vol spatial à son actif, il a été pilote réserve du LM pour Apollo 8[28]. Mattingly est également un néophyte, ayant uniquement fait partie de l'équipe de soutien d'Apollo 8[44].
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+Selon la rotation normale des équipages en place durant Apollo, Lovell, Mattingly et Haise doivent voler sur Apollo 14 après avoir servi d'équipage de réserve pour Apollo 11. Plus tard, l'équipage de Lovell est forcé de changer de place avec l'équipage provisoire d'Alan Shepard pour Apollo 13 afin de donner à Shepard plus de temps d'entraînement[43].
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+Pendant les programmes Mercury et Gemini, chaque mission a une équipe principale et une équipe de réserve. Pour Apollo, un troisième équipage d'astronautes est ajouté, connu sous le nom d'équipage de soutien, qui s'occupe du plan de vol, des listes de contrôle et des règles de base de la mission, et veille à ce que l'équipage principal et l'équipage de réserve soient informés des changements. Ils élaborent des procédures, en particulier pour les situations d'urgence, afin que celles-ci soient prêtes lorsque les équipages principaux et de réserve viennent s'entraîner dans les simulateurs, ce qui leur permet de se concentrer sur leur entraînement et leur apprentissage[42]. Pour Apollo 11, l'équipe de soutien est composée de Ken Mattingly, Ronald Evans et Bill Pogue[42].
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+Le communicateur de la capsule (CAPCOM) est un astronaute du centre de contrôle de la mission à Houston, au Texas, qui est la seule personne à communiquer directement avec l'équipage[49]. Pour Apollo 11, les CAPCOM sont : Charles Duke, Ronald Evans, Bruce McCandless II, James Lovell, William Anders, Ken Mattingly, Fred Haise, Don L. Lind, Owen K. Garriott et Harrison Schmitt[41].
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+Les directeurs de vol détiennent le contrôle global de tous les postes individuels du centre de contrôle de mission. Quatre équipes, chacune désignée par une couleur, sont chargées du contrôle de mission, chacune dirigée par un directeur de vol[50].
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+Pour la mission Apollo 11, l'équipe verte est dirigée par Clifford E. Charlesworth et est responsable du lancement et des activités extra-véhiculaires. L'équipe dorée, sous la direction de Gerald D. Griffin, est réserviste de l'équipe verte. Gene Kranz est directeur de l'équipe blanche, responsable de l'atterrissage et l'équipe noire, sous la responsabilité de Glynn Lunney, se charge de la remontée du module lunaire vers le module de commande et service. Milton Windler est à la tête de l'équipe marron, qui est en charge de la planification[51],[52],[53],[54].
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+L'insigne de la mission d'Apollo 11 est conçu par Collins, qui veut un symbole pour « l'atterrissage pacifique par les États-Unis ». À la suggestion de Lovell, il choisit comme symbole l'aigle à tête blanche, l'oiseau national des États-Unis. Tom Wilson, un instructeur de simulateur, suggère un rameau d'olivier dans son bec pour représenter leur mission pacifique. Collins ajoute un fond lunaire avec la Terre au loin. La lumière du soleil sur l'image vient de la mauvaise direction ; l'ombre aurait dû se trouver dans la partie inférieure de la Terre au lieu de la gauche. Aldrin, Armstrong et Collins décident que l'Aigle et la Lune seraient dans leurs couleurs naturelles, et optent pour une bordure bleue et dorée. Armstrong craignant que le mot « eleven » ne soit pas compris par les non-anglophones, ils optent donc pour « Apollo 11 »[55], et ils décident de ne pas mettre leurs noms sur l'écusson, afin qu'il soit « représentatif de tous ceux qui ont travaillé à l'atterrissage »[56].
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+Un illustrateur du Manned Spacecraft Center (MSC) réalise le dessin, qui est ensuite envoyé aux responsables de la NASA pour approbation[55]. Le dessin est rejeté, Bob Gilruth, le directeur du MSC, trouvant que les serres de l'aigle ont l'air « trop guerrières »[57]. Après discussion, la branche d'olivier est déplacée dans les serres[57]. Lorsque la pièce d'un dollar d'Eisenhower est lancée en 1971, l'aigle de l'insigne Apollo 11 est utilisé pour son revers[58]. Le dessin est également utilisé pour le dollar Susan B. Anthony, plus petit, dévoilé en 1979[59].
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+Apollo 11 est la première mission Apollo à poser des hommes sur le sol lunaire[60]. Même si une partie de son déroulement fait l'objet d'une répétition au cours du vol Apollo 10, des phases cruciales comme l'atterrissage et le décollage de la Lune, ainsi que l'utilisation de la combinaison spatiale sur le sol lunaire, n'ont encore jamais été réalisées et présentent des risques importants[61]. Dans ce contexte, la recherche scientifique joue un rôle secondaire dans la mission : l'équipage d'Apollo 11 a pour objectif principal de réaliser une sortie extravéhiculaire sur le sol lunaire et de revenir sain et sauf sur Terre. Il aura ainsi atteint le but fixé par le président John F. Kennedy dans son discours du 25 mai 1961 : déposer un homme sur la Lune et revenir sur Terre, avant la fin de la décennie[62].
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+Les objectifs secondaires de la mission sont d'abord fournir des éléments permettant de valider les solutions techniques retenues pour l'atterrissage lunaire (examen du train d'atterrissage), le séjour sur la Lune et les sorties extravéhiculaires et également évaluer les capacités et les limitations d'un équipage humain se déplaçant sur le sol lunaire. Il faut aussi déterminer les coordonnées du site d'atterrissage et collecter des échantillons du sol et des roches lunaires à proximité immédiate du module lunaire, tester la résistance mécanique du sol et évaluer la visibilité[63],[64].
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+Quatre instruments scientifiques sont déployés et les résultats de deux d'entre eux sont récupérés[64]. Le sismomètre passif est un des deux composants de l'Early Apollo Scientific Experiments Package. Il s'agit d'un prototype de l'instrument qui fera partie de la suite instrumentale ALSEP des quatre missions Apollo suivantes. Cet équipement d'une masse de 47,7 kg comporte 3 capteurs à longue période (15 secondes) disposés orthogonalement pour mesurer les déplacements de la surface dans le plan vertical et horizontal et un capteur à courte période pour mesurer les déplacements verticaux à haute fréquence (période de résonance de 1 seconde). L'instrument comprend un système de télécommunications qui permet de recevoir une quinzaine de types d'instruction préparés par les scientifiques sur Terre et de transmettre les données sismiques recueillies vers les stations terrestres. L'étalonnage de l'instrument (verticalité des sismomètres avec une précision de 2 secondes d'arc) est effectuée depuis la Terre en agissant sur des moteurs télécommandés[65]. L'instrument est alimenté en énergie par deux panneaux solaires qui fournissent jusqu'à 46 watts d'électricité. Durant la longue nuit lunaire où la température chute à −170 °C, l'instrument est maintenu à une température supérieure à −54 °C grâce à la décomposition radioactive de deux pastilles de 34 grammes de plutonium 238 qui génèrent 15 watts de chaleur[66]. Le réflecteur laser est le deuxième composant de l'EALSEP. Il s'agit d'un dispositif optique passif qui permet de réfléchir une impulsion lumineuse dans la direction exacte de sa source. Un faisceau lumineux homogène et concentré est émis à l'aide d'un laser vers l'emplacement du rétroréflecteur ; en mesurant le temps mis par ce rayon pour revenir vers sa source, on peut déterminer avec une grande précision la distance entre l'émetteur et le réflecteur[67]. En mesurant la distance Terre-Lune avec une précision qui devrait atteindre 15 cm au lieu des 500 mètres à la date de l'expérience, les scientifiques devraient obtenir de manière indirecte de nombreuses informations sur la Terre telles que l'évolution de sa vitesse de rotation, le déplacement des pôles ainsi que sur la physique de la Lune (libration, déplacement du centre de masse, taille et forme)[68]. Le réflecteur installé par l'équipage d'Apollo 11 comporte 100 coins de cube en quartz de 3,8 cm de diamètre disposés en 10 rangées de 10[69],[70]. Les deux derniers instruments sont un collecteur de particules du vent solaire SWC (Solar Wind Collector) et un détecteur de rayons cosmiques[64].
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+Le 8 février 1968, le comité de sélection du site Apollo de la NASA annonce cinq sites d'atterrissage potentiels, après en avoir passé en revue trente. Ceux-ci sont le résultat de deux années d'études basées sur la photographie à haute résolution de la surface lunaire par les cinq sondes sans équipage du programme Lunar Orbiter et sur les informations sur les conditions de surface fournies par le programme Surveyor[71]. Les meilleurs télescopes terrestres n'ont pas pu fournir les données avec la résolution requise par le projet Apollo[72].
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+Le site d'atterrissage sur la Lune devait répondre à un grand nombre de contraintes. Il doit être proche de l'équateur lunaire car la quantité de carburant consommée par les vaisseaux Apollo durant les manœuvres lunaires est d'autant plus importante que la latitude du site d'atterrissage est élevée. Celle du site retenu est pour cette raison inférieure à 5°, soit très proche de l'équateur lunaire[73]. La zone d'atterrissage ne doit pas être cernée de falaises, de reliefs trop élevés ou de cratères profonds qui pourraient fausser les mesures du radar d'atterrissage du module lunaire chargé de déterminer l'altitude du vaisseau et elle ne doit pas comporter un trop grand nombre de cratères, ni de rochers et la pente doit être inférieure à 2 % pour limiter le risque d'un atterrissage violent qui pourrait interdire le décollage et être donc fatal à l'équipage. Pour que le pilote du module lunaire puisse repérer le site retenu pour l'atterrissage, il doit bénéficier de conditions d'éclairage très particulières : le Soleil doit éclairer le sol depuis l'est sous un angle compris entre 4° et 14° pour que les ombres des cratères permettent à l'équipage d'identifier ceux-ci[Note 4]. La fenêtre de lancement résultante est de 16 heures tous les 29,5 jours pour un site d'atterrissage donné (l'élévation du Soleil change à une vitesse de 0,5° par heure). Il doit également se situer sur la face de la Lune visible depuis la Terre pour permettre les échanges radio entre l'expédition et le contrôle au sol et sur la partie éclairée de celle-ci. Enfin, il est indispensable que le site sélectionné fournisse au vaisseau spatial Apollo une trajectoire de retour libre, qui lui permettrait de faire le tour de la Lune et de revenir sur Terre en toute sécurité sans avoir à mettre à feu les moteurs si un problème survenait sur le chemin de la Lune[71],[74].
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+Les responsables du programme souhaitent disposer de plusieurs fenêtres de lancement par mois, pour limiter le décalage du calendrier de lancement en cas de report du tir pour des raisons techniques[Note 5]. Il résulte de ces contraintes que pour un site donné, il n'y a que dix fenêtres de tir par an, soit un peu moins d'une par mois en moyenne. Si l'on considère sept sites donnés, il y a 62 fenêtres de tir par an, soit une moyenne de cinq par mois[75].
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+Les zones qui semblent prometteuses sur les photographies prises depuis Terre sont souvent jugées totalement inacceptables. L'exigence initiale selon laquelle le site doit être exempt de cratères doit être assouplie, car aucun site de ce type n'est trouvé[76]. Cinq sites sont finalement pris en considération : Les sites 1 et 2 se trouvent dans la mer de la Tranquillité (Mare Tranquilitatis) ; le site 3 est dans la baie centrale (Sinus Medii) ; et les sites 4 et 5 sont dans l'océan des tempêtes (Oceanus Procellarum)[71].
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+L'exigence relative à l'angle du Soleil est particulièrement restrictive, limitant la date de lancement à un jour par mois[71]. Un atterrissage juste après l'aube est choisi pour limiter les températures extrêmes que les astronautes pourraient connaître[77]. Le comité de sélection du site d'Apollo choisit le site 2, les sites 3 et 5 étant des sites de secours en cas de retard du lancement. En mai 1969, le module lunaire d'Apollo 10 s'approche à moins de 15 kilomètres du site 2, et l'équipage déclare qu'il est acceptable[78],[79].
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+Lors de la première conférence de presse qui suit l'annonce de l'équipage d'Apollo 11, la première question est : « Lequel d'entre vous, messieurs, sera le premier homme à fouler la surface lunaire »[80],[81] ? Slayton dit au journaliste que cela n'a pas été décidé, et Armstrong ajoute que cela n'est « pas basé sur un désir individuel »[80].
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+L'une des premières versions de la liste de contrôle pour la sortie fait sortir le pilote du module lunaire avant le commandant, ce qui correspond à ce qui a été fait lors des missions Gemini[82], où le commandant n'a jamais effectué de sortie dans l'espace[83]. Les journalistes écrivent au début de 1969 qu'Aldrin serait le premier homme à marcher sur la Lune, et l'administrateur associé George Mueller affirme la même chose aux journalistes. Aldrin entend dire qu'Armstrong serait le premier parce qu'il est civil, ce qui rend Aldrin furieux. Il tente de persuader d'autres pilotes de modules lunaires qu'il devrait être le premier, mais ils répondent avec cynisme à ce qu'ils perçoivent comme une campagne de lobbying. Tentant d'endiguer les conflits, Slayton dit à Aldrin qu'Armstrong serait le premier puisqu'il est le commandant de la mission. La décision est annoncée lors d'une conférence de presse le 14 avril 1969[84].
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+Pendant des décennies, Aldrin croit que la décision finale est largement dictée par l'emplacement de l'écoutille du module lunaire. Comme les astronautes portent leur combinaison spatiale et que le vaisseau est petit, il est difficile de manœuvrer pour en sortir. L'équipage fait une simulation dans laquelle Aldrin quitte d'abord le vaisseau spatial, mais il endommage le simulateur en tentant de sortir. Bien que cela suffise pour que les planificateurs de la mission prennent leur décision, Aldrin et Armstrong restent dans l'ignorance de la décision jusqu'à la fin du printemps[85]. Slayton dit alors à Armstrong que le plan est de le faire sortir du vaisseau spatial en premier, s'il est d'accord. Armstrong répond : « Oui, c'est comme ça qu'il faut faire »[86].
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+Les médias accusent Armstrong d'avoir exercé la prérogative de son commandement pour quitter le vaisseau spatial en premier[87]. Chris Kraft révèle dans son autobiographie de 2001 qu'une rencontre a eu lieu entre Gilruth, Slayton, Low et lui-même pour s'assurer qu'Aldrin ne serait pas le premier à marcher sur la Lune. Ils ont fait valoir que la première personne à marcher sur la Lune devrait être comme Charles Lindbergh, quelqu'un de calme et tranquille. Ils ont pris la décision de modifier le plan de vol afin que le commandant soit le premier à sortir du vaisseau spatial[88].
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+L'étage de montée du module lunaire (LM-5) arrive au Centre spatial Kennedy le 8 janvier 1969, suive de l'étage de descente quatre jours plus tard, et du module de commande et de service (CM-107) le 23 janvier[62]. Il y a plusieurs différences entre LM-5 et LM-4 d'Apollo 10 ; le LM-5 a une antenne radio VHF pour faciliter la communication avec les astronautes pendant leur sortie extravéhiculaire  sur la surface lunaire ; un moteur d'ascension plus léger ; plus de protection thermique sur le train d'atterrissage ; et un ensemble d'expériences scientifiques connu sous le nom de Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP). Le seul changement dans la configuration du module de commande est le retrait de l'isolation de l'écoutille avant[89],[90]. Les modules de commande et de service sont accouplés le 29 janvier, et sont déplacés du bâtiment des opérations et des contrôlesOperations and Checkout Building au bâtiment d'assemblage des véhicules le 14 avril[62].
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+Le troisième étage S-IVB de la fusée Saturn V (AS-506) arrive le 18 janvier, suivi du deuxième étage S-II le 6 février, du premier étage S-IC le 20 février et de l'unité d'instruments de Saturn V le 27 février. À 12 h 30 le 20 mai, l'assemblage de 5 443 tonnes quitte le bâtiment d'assemblage des véhicules sur un transporteur à chenilles, à destination de l'aire de lancement 39A, qui fait partie du complexe de lancement 39, alors qu'Apollo 10 est encore en route pour la Lune. Un essai de compte à rebours commence le 26 juin et s'achève le 2 juillet. Le complexe de lancement est illuminé dans la nuit du 15 juillet, lorsque le transporteur à chenilles ramène la structure de service mobile sur son aire de stationnement[62]. Aux premières heures du matin, les réservoirs de carburant des étages S-II et S-IVB sont remplis d'hydrogène liquide[91]. Le ravitaillement en carburant est terminé trois heures avant le lancement[92]. Les opérations de lancement sont partiellement automatisées, avec 43 programmes écrits en langage de programmation ATOLL[93].
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+Slayton réveille l'équipage peu après quatre heures, et ils se douchent, se rasent et prennent le traditionnel petit-déjeuner d'avant vol composé de steak et d'œufs avec Slayton et l'équipage de réserve. Ils enfilent ensuite leurs combinaisons spatiales et commencent à respirer de l'oxygène pur. À 6 h 30, ils se dirigent vers le complexe de lancement 39[94]. Fred Haise est entré dans Columbia environ trois heures et dix minutes avant l'heure du lancement. Avec un technicien, il aide Armstrong à se mettre dans le siège de gauche à 6 h 54. Cinq minutes plus tard, Collins le rejoint, prenant place sur le siège de droite. Enfin, Aldrin entre, prenant le siège du centre[92]. Haise part environ deux heures et dix minutes avant le lancement[95]. L'équipe de fermeture scelle l'écoutille, et la cabine est purgée et pressurisée. L'équipe de fermeture quitte ensuite le complexe de lancement environ une heure avant l'heure du départ. Le compte à rebours s'automatise à trois minutes et vingt secondes avant le lancement[92]. Plus de 450 personnes se trouvent aux consoles dans la salle de tir[91].
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+L'équipage d'Apollo 11 embarque à bord d'un vaisseau formé d'un ensemble de quatre modules distincts.
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+Le module de commande et de service Apollo (CSM, acronyme de Command and Service Module), de plus de 30 tonnes, qui transporte les astronautes à l'aller et au retour, et qui est lui-même composé du module de commande (CM, Command module), dans lequel les trois astronautes séjournent durant la mission, sauf lorsque deux d'entre eux descendent sur la Lune, et du module de service (SM, Service Module) dans lequel sont regroupés presque tous les équipements nécessaires à la survie de l'équipage : moteur de propulsion principal, sources d'énergie, oxygène, eau[96]..
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+Le module de commande Apollo est la partie dans laquelle les trois astronautes séjournent durant la mission, sauf lorsque deux d'entre eux descendent sur la Lune au moyen du module lunaire. Pesant 6,5 tonnes et de forme conique, sa structure externe comporte une double paroi : une enceinte constituée de tôles et de nid d'abeilles à base d'aluminium qui renferme la zone pressurisée et un épais bouclier thermique qui recouvre la première paroi et qui permet au module de résister à la chaleur produite par la rentrée atmosphérique et qui lui permet d'y survivre. C'est le seul élément de l'ensemble de la fusée Saturn V qui revient à la surface de la Terre. L'espace pressurisé dans lequel doivent vivre les astronautes est très exigu car son volume habitable est de 6 m3. Les astronautes sont installés sur trois sièges, côte à côte, parallèles au fond du cône et suspendus à des poutrelles partant du plancher et du plafond (la pointe du cône). En position allongée, les astronautes ont en face d'eux, suspendu au plafond, un panneau de commandes large de deux mètres et haut de un mètre présentant les principaux interrupteurs et voyants de contrôles. Les cadrans sont répartis en fonction du rôle de chaque membre d'équipage. Sur les parois latérales se trouvent des baies réservées à la navigation, d'autres panneaux de commande ainsi que des zones de stockage de nourriture et de déchets. Pour la navigation et le pilotage, les astronautes utilisent un télescope et un ordinateur qui exploite les données fournies par une centrale inertielle. Le vaisseau dispose de deux écoutilles : l'une située à la pointe du cône comporte un tunnel et est utilisée pour passer dans le module lunaire lorsque celui-ci est amarré au vaisseau Apollo. L'autre placée sur la paroi latérale est utilisée à Terre pour pénétrer dans le vaisseau et dans l'espace pour d'éventuelles sorties extra véhiculaires (le vide est alors effectué dans la cabine car il n'y a pas de sas). Les astronautes disposent par ailleurs de cinq hublots pour effectuer des observations dont deux dédiés aux manœuvres de rendez-vous avec le module lunaire. Le module de commande dépend pour les principales manœuvres comme pour l'énergie et le support-vie du module de service[96],[97].
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+Le module de service est un cylindre d'aluminium non pressurisé de 5 mètres de long et 3,9 mètres de diamètre pesant 24 tonnes. Il est accouplé à la base du module de commande et la longue tuyère du moteur-fusée principal de neuf tonnes de poussée en dépasse de 2,5 mètres. Le module est organisé autour d'un cylindre central qui contient les réservoirs d'hélium servant à pressuriser les réservoirs d'ergols principaux ainsi que la partie haute du moteur principal. Autour de cette partie centrale, l'espace est découpé en six secteurs en forme de parts de gâteau. Quatre de ces secteurs abritent les réservoirs d'ergol (18,5 tonnes). Un secteur contient trois piles à combustible qui fournissent la puissance électrique et en sous-produit l'eau ainsi que deux réservoirs d'hydrogène et deux réservoirs d'oxygène qui les alimentent. L'oxygène est également utilisé pour renouveler l'atmosphère de la cabine. Le module de service contient aussi les radiateurs qui dissipent l'excédent de chaleur du système électrique et qui régulent la température de la cabine. Quatre grappes de petits moteurs de contrôles d'attitude sont disposées sur le pourtour du cylindre. Une antenne grand gain comportant cinq petites paraboles, assurant les communications à grande distance[97],[98],[99].
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+L'étage de descente du module lunaire qui pèse plus de dix tonnes, a la forme d'une boîte octogonale d'un diamètre de 4,12 mètres et d'une hauteur de 1,65 mètre. La fonction principale de l'étage de descente est d'amener le LM sur la Lune. À cet effet, l'étage dispose d'un moteur fusée à la fois orientable et à poussée variable de 4,7 et 43,9 kN. Le comburant, du peroxyde d'azote (cinq tonnes), et le carburant, de l'aérozine 50 (trois tonnes), sont stockés dans quatre réservoirs placés dans les compartiments carrés situés aux quatre coins de la structure. Le moteur se trouve dans le compartiment carré central. Le deuxième rôle de l'étage de descente est de transporter tous les équipements et consommables qui peuvent être abandonnés sur la Lune à la fin du séjour, ce qui permet de limiter le poids de l'étage de remontée[100],[101].
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+L'étage de remontée du module lunaire pèse environ 4,5 tonnes. Sa forme complexe, qui résulte d'une optimisation de l'espace occupé, lui donne l'allure d'une tête d'insecte. Il est essentiellement composé de la cabine pressurisée qui héberge deux astronautes dans un volume de 4,5 m3 et du moteur de remontée avec ses réservoirs d'ergol. La partie avant de la cabine pressurisée occupe la plus grande partie d'un cylindre de 2,34 mètres de diamètre et de 1,07 mètre de profondeur. C'est là que se tient l'équipage lorsqu'il n'est pas en sortie extra-véhiculaire sur la Lune. Sur la cloison avant, chaque astronaute a devant lui un petit hublot triangulaire (0,18 m2) ainsi que les principales commandes de vol et cadrans de contrôle regroupés par panneaux généralement dédiés à un sous-système. Les commandes et contrôles communs sont placés entre les deux astronautes (par exemple la console d'accès à l'ordinateur de navigation), certaines commandes sont doublées (commandes pilotant l'orientation et la poussée des moteurs), les autres commandes sont réparties en fonction des tâches assignées à chaque astronaute. Les panneaux de commandes et coupe-circuit se prolongent sur les parois latérales situées de part et d'autre des astronautes. L'arrière de la cabine pressurisée est beaucoup plus exigu (1,37 × 1,42 × 1,52 m). Son plancher est plus haut de 48 cm et, de plus, encombré par un capot recouvrant le sommet du moteur de remontée. Les parois latérales sont occupées par les rangements et à gauche, par une partie du système de contrôle environnemental. Au plafond se trouve l'écoutille utilisée pour passer dans le module de Commande derrière laquelle se trouve un tunnel court (80 cm de diamètre pour 46 cm de long) comportant un système de verrouillage utilisé pour solidariser les deux vaisseaux[100],[101].
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+Le vaisseau Apollo est placé en orbite par le lanceur géant Saturn V développé par la NASA pour le Programme Apollo. Cette énorme fusée d'un peu plus de 3 000 tonnes, haute de 110,6 m et d'un diamètre de 10,1 m est capable de placer 140 tonnes en orbite terrestre basse[102],[103]. C'est le troisième lanceur (après l'Atlas-Centaur et la Saturn 1) mettant en œuvre des moteurs brûlant le mélange cryogénique performant d'hydrogène et d'oxygène liquides. Il reste, en 2019, le lanceur le plus puissant jamais développé, en termes de charge utile placée en orbite basse. Saturn V est le dernier représentant de la famille de lanceurs Saturn, développée à compter de 1960 pour mettre au point progressivement les différents composants de la fusée géante. La fusée est en grande partie le résultat de travaux antérieurs menés par le motoriste Rocketdyne sur la propulsion cryotechnique oxygène/hydrogène et les moteurs de forte puissance. Le développement de la fusée est placée sous la responsabilité du Centre de vol spatial Marshall (MSFC) à Huntsville, en Alabama, dirigé par Wernher von Braun avec une forte implication des sociétés Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft Company et IBM. Les caractéristiques de la fusée Saturn V sont étroitement liées au scénario retenu pour l'envoi d'un équipage sur le sol lunaire (rendez-vous en orbite lunaire). La puissance de Saturn V lui permet de lancer une charge utile de 45 tonnes vers la Lune qui correspond au poids cumulé du module lunaire et du module de commande et de service[104].
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+Après que l'équipage d'Apollo 10 a nommé leur vaisseau spatial Charlie Brown et Snoopy, le directeur adjoint des affaires publiques Julian Scheer écrit à George M. Low, le directeur du bureau du programme des vaisseaux spatiaux Apollo au Manned Spacecraft Center (MSC), pour suggérer à l'équipage d'Apollo 11 d'être moins désinvolte dans le choix du nom de leur vaisseau. Le nom « Snowcone » est utilisé pour le module de commande et « Haystack » pour le module lunaire dans les communications internes et externes lors de la planification de la mission[105].
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+Le LM est nommé « Eagle » d'après le motif qui figure en bonne place sur l'insigne de la mission. Le CSM est nommé « Columbia » à la suite de plusieurs suggestions : c'est le nom de la figure allégorique qui personnifie les États-Unis comme l'est Marianne pour la France[106],[107], c'est aussi le nom du canon géant qui a lancé un vaisseau spatial (également de Floride) dans le roman de Jules Verne de 1865 intitulé « De la Terre à la Lune » (suggéré par Scheer), et c'est enfin en référence à Christophe Colomb comme l'indique Collins dans son livre de 1976[108].
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+On estime à un million le nombre de spectateurs qui assistent au lancement d'Apollo 11 depuis les autoroutes et les plages situées à proximité du site de lancement. Parmi les dignitaires figurent le chef d'état-major de l'armée américaine, le général William Westmoreland, quatre membres du cabinet, 19 gouverneurs d'État, 40 maires 60 ambassadeurs et 200 membres du Congrès. Le vice-président Spiro Agnew assiste au lancement en compagnie de l'ancien président, Lyndon B. Johnson et de son épouse Lady Bird Johnson[91],[109].  Environ 3 500 représentants des médias sont présents[110]. Environ les deux tiers viennent des États-Unis, le reste de 55 autres pays. Le lancement est télévisé en direct dans 33 pays, avec un nombre de téléspectateurs estimé à 25 millions rien qu'aux États-Unis. Des millions d'autres personnes dans le monde écoutent les émissions de radio[91],[109]. Le président Richard Nixon regarde le lancement depuis son bureau à la Maison Blanche avec son agent de liaison à la NASA, l'astronaute Frank Borman[111].
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+Le 16 juillet 1969 à 13 h 32 UTC (9 h 32 heure de l'Est) le lanceur Saturn V, pesant plus de 3 000 tonnes, décolle du complexe de lancement 39 de Cap Canaveral[62]. 13,2 secondes après le début du vol, le lanceur commence à prendre son azimut de vol de 72,058°. L'arrêt complet des moteurs du premier étage a lieu environ 2 minutes et 42 secondes après le début de la mission, suivi de la séparation du premier étage S-IC et de l'allumage des moteurs du deuxième étage S-II. Les moteurs du deuxième étage s'éteignent ensuite et la séparation a lieu après 9 minutes et 8 secondes, amenant le premier allumage du moteur du troisième étage S-IVB quelques secondes plus tard[112].
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+Apollo 11 entre en orbite terrestre à une altitude de 185,9 km sur 183,2 km, douze minutes après son lancement. Après une orbite et demie, afin d'effectuer la vérification de l'intégrité de l'ensemble des systèmes nécessaires à la poursuite de la mission, le vaisseau est déclaré opérationnel et un second allumage du moteur S-IVB pousse l'engin spatial sur sa trajectoire vers la Lune avec l'injection trans-lunaire (TLI) qui commence à 16 h 22 min 13 s UTC. Environ 30 minutes plus tard, avec Collins aux commandes, la manœuvre de transposition, d'amarrage et d'extraction est effectuée. Il s'agissait de séparer Columbia du troisième étage S-IVB, de se retourner et de s'amarrer avec le module lunaire Eagle toujours attaché au troisième étage. Après avoir vérifié l'arrimage des deux vaisseaux et pressurisé le LM, les astronautes déclenchent par pyrotechnie la détente des ressorts situés dans le carénage du LM : ceux-ci écartent le LM et le CSM du troisième étage de la fusée Saturn à une vitesse d'environ 30 cm/s. Après l'extraction du LM, l'ensemble se dirige vers la Lune, tandis que l'étage de la fusée suit une trajectoire passant devant la Lune[Note 6],[112],[113]. Ceci est fait pour éviter que le troisième étage n'entre en collision avec le vaisseau spatial, la Terre ou la Lune. Un effet de fronde, dû au passage autour de la Lune, le met en orbite autour du Soleil[114].
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+Le trajet aller dure approximativement trois jours (73 heures), avant que le vaisseau Apollo atteigne l'orbite lunaire[115].
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+Le 19 juillet à 17:21:50 UTC, Apollo 11 passe derrière la Lune et met à feu son moteur de propulsion de service pour entrer en orbite lunaire[112],[116]. Au cours des trente orbites qui suivent, l'équipage observe son site d'atterrissage dans la mer de la Tranquillité méridionale, à environ 19 km au sud-ouest du cratère Sabine D. Le site a été choisi en partie parce qu'il a été caractérisé comme relativement plat et lisse par les atterrisseurs automatisés Ranger 8 et Surveyor 5, ainsi que par l'engin spatial de cartographie Lunar Orbiter et qu'il ne devrait pas présenter de difficultés majeures à l'atterrissage ou lors d'une sortie extravéhiculaire[117]. Il se trouve à environ 25 kilomètres au sud-est du site d'atterrissage de Surveyor 5 et à 68 kilomètres au sud-ouest du site d'écrasement de Ranger 8[118].
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+La mise en orbite lunaire se déroule en deux phases. Une première manœuvre place le vaisseau en orbite elliptique allant de 60,0 miles nautiques (111 km) à 169,7 miles nautiques (314 km). Une deuxième manœuvre réduit l'orbite, la faisant passer à une apolune de 66,1 miles nautiques (122 km) et une périlune de 54,5 miles nautiques (101 km). L'utilisation de deux manœuvres a été choisie par crainte qu'en cas d'une unique manœuvre, le moteur soit arrêté trop tôt. De plus, la deuxième manœuvre permet de s'assurer que l'orbite passe à la verticale du site d’atterrissage choisi, et soit, au moment du retour de l'expédition lunaire, optimale pour que le module lunaire puisse rejoindre le CMS[119].
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+Pour économiser les propergols de l’étage de descente du module lunaire, la trajectoire de la descente est découpée en plusieurs phases. Le module lunaire, quand il se sépare du CSM, se trouve sur une orbite circulaire à environ 110 kilomètres d'altitude. Il va dans un premier temps utiliser brièvement sa propulsion pour abaisser son périgée à une altitude de 15 km. Lorsque celle-ci est atteinte après avoir parcouru une demi-orbite, commence la phase de freinage proprement dite. Le module lunaire doit annuler sa vitesse qui est de 1 695 m/s (6 000 km/h). Pour y parvenir le moteur est poussé à fond de manière continue. Lorsque l'altitude n'est plus que de 12-13 km, le radar d'atterrissage accroche le sol et se met à fournir des informations (altitude, vitesse de déplacement) qui vont permettre à l'équipage de vérifier que la trajectoire est correcte. Celle-ci était jusque là extrapolée uniquement à partir de l'accélération mesurée par la centrale à inertie. À 7 kilomètres du site d'atterrissage commence la phase d'approche. Le module lunaire, qui était jusque là en position horizontale pour diriger la poussée de son moteur à l'opposé du sens de son déplacement, est progressivement redressé en position verticale fournissant au pilote une meilleure vision du terrain. Celui-ci peut ainsi localiser le point d'atterrissage auquel conduit sa trajectoire actuelle grâce à une échelle gravée sur son hublot graduée en degrés. Si le pilote juge que le terrain n'est pas propice à un atterrissage ou qu’il ne correspond pas au lieu prévu, il peut alors corriger l'angle d'approche en agissant sur les commandes de vol par incrément de 0,5° dans le sens vertical ou 2° en latéral.
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+Lorsque le module lunaire est descendu à une altitude de 150 mètres ce qui le place théoriquement à une distance de 700 mètres du lieu visé (point désigné sous le terme de low gate), démarre la phase d'atterrissage. Si la trajectoire a été convenablement suivie, les vitesses horizontale et verticale sont respectivement alors de 66 km/h et 18 km/h. La procédure prévoit que le pilote prenne la main pour amener le module lunaire au sol mais il peut, s'il le souhaite, laisser faire l'ordinateur de bord qui dispose d'un programme de pilotage pour cette dernière partie du vol[Note 7]. En prenant en compte les différents aléas (phase de repérage allongée de deux minutes, modification de la cible de dernière minute de 500 mètres pour éviter un relief, mauvaise combustion finale, jauge de propergol pessimiste), le pilote dispose d'une marge de trente-deux secondes pour poser le module lunaire avant l'épuisement des ergols. La dernière partie de la phase est un déplacement horizontal à la manière d’un hélicoptère qui permet à la fois d’annuler toutes les composantes de vitesse mais également de mieux repérer les lieux. Des sondes situées sous les semelles du train d’atterrissage prennent contact avec le sol lunaire lorsque l'altitude est inférieure à 1,3 mètre et transmettent l’information au pilote. Celui-ci doit alors couper le moteur de descente pour éviter que le LM ne rebondisse ou ne se renverse[120]. Durant toute la descente l'ordinateur de bord gère le pilote automatique, assure la navigation et optimise la consommation de carburant (optimisation sans laquelle il serait difficile de se poser avec la faible quantité de carburant disponible). Sa puissance est équivalente à celle d'une calculatrice bas de gamme des années 2000[Note 8],[121].
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+Le 20 juillet à 12 h 52 min 0 s UTC, Aldrin et Armstrong pénètrent dans le module lunaire puis effectuent les dernières vérifications avant leur descente à la surface de la Lune[112]. Cinq heures plus tard Eagle se sépare du vaisseau Apollo[122]. Collins, seul à bord de Columbia, inspecte par le hublot le  module lunaire (LM) alors qu'il pivote devant lui pour s'assurer que l'engin spatial ne présente pas de dommages et que le train d'atterrissage est correctement déployé[123],[124]. Armstrong s'exclame : « L'aigle a des ailes !»[Note 9],[124].
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+Alors que la descente est entamée, Armstrong et Aldrin constatent que les points remarquables à la surface de la Lune (cratères, ...) qui servent de repère défilent avec deux ou trois secondes d'avance par rapport à ce qui était prévu. La trajectoire du LM ne suit pas exactement celle qui était programmée et ils vont atterrir plusieurs kilomètres à l'ouest de la cible. Le problème pourrait être des irrégularités du champ gravitationnel de la Lune. Le directeur de vol Gene Kranz émet l'hypothèse que cela pourrait être dû à une surpression dans le tunnel reliant le LM et le module de commande qui aurait produit une poussée supplémentaire au moment de la séparation des deux vaisseaux. Une troisième hypothèse est que cet écart résulte des manoeuvres effectués par le LM immédiatement après la séparation[125],[126].
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+Cinq minutes après le début de la descente, alors que le LM se trouve à 1 800 m au-dessus de la surface de la Lune, l'ordinateur de bord se met à émettre des alarmes « 1202 ». Ce type de message indique que l'ordinateur de bord ne parvient plus à effectuer toutes les taches qui lui sont assignées alors qu'il joue un rôle central en effectuant en temps réel tous les calculs permettant de définir la trajectoire et qu'il pilote en conséquence les différents moteurs. Le jeune Steve Bales, l'un des programmeurs de l'ordinateur de bord, présent dans le centre de contrôle Houston, détermine que l'alarme  peut être ignorée (Steve Bales sera reçu à la Maison-Blanche par le président Nixon et remercié d'avoir sauvé la mission[127]) et après 30 longues secondes Houston confirme à l'équipage que la mission peut se poursuivre. L'enquête effectuée par la suite révélera que la surcharge de l'ordinateur était due à l'envoi à l'ordinateur de signaux par le radar de rendez-vous à fréquence très rapprochée. Il y avait en fait deux erreurs : d'une part la procédure fournie aux astronautes indiquait à tort de laisser le radar de rendez-vous allumé et d'autre part il y avait un défaut de conception dans l'interface entre l'ordinateur et le radar de rendez-vous. Les simulations réalisées n'avaient pas permis de détecter l'anomalie, car l'ordinateur de rendez-vous n'était pas branché pour les atterrissages. Le problème sera corrigé pour les missions suivantes. Par ailleurs, des mesures seront prises (modification des programmes de calcul de trajectoire et accroissement des corrections de trajectoire intermédiaires) pour que les pilotes disposent de plus de marge en carburant[128],[129],[130].
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+Accaparé par ces alarmes, Armstrong laisse passer le moment où, selon la procédure, il aurait dû exécuter une dernière manœuvre de correction de la trajectoire. Le LEM dépasse de 7 km le site sélectionné pour l'atterrissage (« Site no 2 ») et s'approche d'une zone encombrée de rochers. Armstrong n'a pas le temps d'étudier la situation avec Houston et de reconfigurer l'ordinateur de bord. Il prend le contrôle manuel du module lunaire pour survoler à l'horizontale le terrain à la recherche d'un site adapté à l'atterrissage. À Houston on est inquiet de la durée anormalement longue de l'atterrissage, et l'abandon de la mission est de nouveau envisagé. Lorsque s'affiche le signal indiquant qu'il ne reste plus que 60 secondes de carburant, le LEM est désormais très proche du sol et soulève un nuage de poussière qui gêne la visibilité. Armstrong avait déjà posé le simulateur du LEM, le LLTV, avec moins de quinze secondes de carburant restant à plusieurs reprises et était par ailleurs convaincu que le module lunaire pouvait résister à une chute de 15 m en cas de besoin. À la recherche d'une zone non accidentée, Armstrong fait avancer le LEM en rasant le sol dans la direction de sa fenêtre afin d'avoir le nuage de poussière derrière lui et de garder de la visibilité, pendant qu'Aldrin indique l'altitude, la vitesse horizontale et les secondes de carburant restant.
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+Quand Armstrong regarde à nouveau à l'extérieur, il voit que la cible d'atterrissage signalée de l'ordinateur se trouve dans une zone parsemée de blocs rocheux juste au nord et à l'est d'un cratère de 91 m de diamètre (qu'on a plus tard déterminé être le cratère ouest), il prend donc le contrôle semi-automatique[131],[132]. Armstrong envisage de se poser à proximité du champ de blocs afin de pouvoir y prélever des échantillons géologiques, mais il ne le peut car sa vitesse horizontale est trop élevée. Tout au long de la descente, Aldrin communique les données de navigation à Armstrong, qui est occupé à piloter Eagle. À ce moment à 33 m au-dessus de la surface, Armstrong sait que leur réserve de propergol diminue et est déterminé à atterrir sur le premier site d'atterrissage possible[133].
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+Armstrong trouve un terrain dégagé et manœuvre le vaisseau spatial en direction de celui-ci. En s'approchant, à 76 mètres au-dessus de la surface, il découvre que le site est en fait occupé par un cratère. Il le contourne et trouve une autre portion de terrain dépourvue d'obstacles. Le LM n'est plus qu'à 30 mètres de la surface et il reste seulement 90 secondes de propergol. La poussière lunaire soulevée par le moteur du LM l'empâche en partie d'estimer le mouvement du vaisseau par rapport à la surface. De gros rochers surgissent au milieu du nuage de poussière, et Armstrong les utilise comme repère pour déterminer la vitesse du LM[134]. Un voyant informe Aldrin qu'au moins une des sondes de 170 cm accrochées sour les semelles du train d'atterrissage d'Eagle a pris contact avec la surface. Armstrong est censé alors couper immédiatement le moteur car les ingénieurs redoutent que l'augmentation de la pression dans la tuyère n'entraine sa destruction et déstabilise le module lunaire mais Amstrong, sans doute secoué par le stresse de l'atterrissage, oublie. Trois secondes plus tard, Eagle se pose et Armstrong coupe enfin le moteur[135].
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+Eagle atterrit à 20 h 17 min 40 s UTC le dimanche 20 juillet 1969, à 7 km du lieu prévu à l'origine, avec 98 kilos de carburant utilisable restant. Les informations dont disposent l'équipage et les contrôleurs de mission pendant l'atterrissage montrent que le LM avait suffisamment de carburant pour 25 secondes supplémentaires de vol motorisé avant qu'un arrêt sans atterrissage ne devienne dangereux[136],[137], mais l'analyse post-mission montre que le chiffre réel est probablement plus proche de 50 secondes[138]. Apollo 11 se pose avec moins de carburant que la plupart des missions suivantes, et les astronautes ont eu un avertissement prématuré de faible niveau de carburant. On découvre plus tard que cela était dû à un « gargouillement » du propergol plus important que prévu, ce qui a découvert un capteur de carburant. Au cours des missions suivantes, des déflecteurs anti-flux supplémentaires sont ajoutés aux réservoirs pour éviter ce phénomène[136].
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+Armstrong signale qu'Aldrin a complété la liste de contrôle post-atterrissage, avant de répondre au CAPCOM, Charles Duke, avec les mots « Houston, Base de la Tranquillité ici. Eagle a atterri »[Note 10]. Le changement d'indicatif d'Armstrong de « Eagle » à « Tranquility Base » souligne aux auditeurs que l'atterrissage est complet et réussi[139]. Duke bégaie légèrement en répondant pour exprimer le soulagement au contrôle de la mission : « Roger, Twan-Tranquilité, nous comprenons que vous avez atterri. Vous avez ici un groupe de gars sur le point de devenir bleus. Nous respirons à nouveau. Merci beaucoup »[136],[140].
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+Malgré le soulagement et l'euphorie de l'évènement, Armstrong et Aldrin ne peuvent que brièvement observer la surface lunaire : dans l'éventualité d'un problème grave, ils doivent en effet se préparer pour un décollage immédiat et programmer l'ordinateur pour le rendez-vous en orbite avec Collins, opération qui dure environ deux heures. S'ensuit alors une longue séquence avant la sortie des astronautes : listes de vérification, pose des combinaisons spatiales et vérifications, dépressurisation du LM[60].
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+Deux heures et demie après l'atterrissage, avant le début des préparatifs de la sortie extravéhiculaire (EVA), Aldrin envoie un message radio à la Terre[141] :
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+« C'est le pilote du module lunaire. J'aimerais profiter de cette occasion pour demander à chaque personne qui nous écoute, où qu'elle soit, de s'arrêter un moment pour contempler les événements des dernières heures et de remercier à sa manière »
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+.Ensuite, en privé, il prend le pain et le vin que son église presbytérienne lui a donné puis accomplit le rituel de la communion. À cette époque, la NASA est toujours en procès avec l'athée Madalyn Murray O'Hair, qui s'était opposée à la lecture du livre de la Genèse par l'équipage d'Apollo 8, exigeant que les astronautes s'abstiennent de diffuser des activités religieuses pendant leur séjour dans l'espace. Ainsi, Aldrin choisit de ne pas mentionner directement la communion sur la Lune. Le calendrier de la mission prévoit une période de sommeil de cinq heures après l'atterrissage, mais ils choisissent de commencer les préparatifs de l'EVA, pensant qu'ils ne pourraient pas dormir[142].
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+Les préparatifs pour que Neil Armstrong et Buzz Aldrin puissent marcher sur la Lune commencent à 23 h 43[122]. Ils prennent plus de temps que prévu ; trois heures et demie au lieu de deux[143]. Pendant l'entraînement sur Terre, tout ce qui était nécessaire avait été soigneusement préparé, mais sur la Lune, la cabine contient également un grand nombre d'autres articles, tels que des listes de contrôle, des paquets de nourriture et des outils[144]. Six heures et trente-neuf minutes après l'atterrissage, Armstrong et Aldrin sont prêts à sortir[145].
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+Après un ultime test radio, la dépressurisation est lancée, l'air de la cabine s'échappant dans le vide lunaire. Au bout de quinze minutes, la pression n'est toujours pas tombée à zéro et Houston suggère d'ouvrir tout de même l'écoutille carrée, large de 80 cm, à ras du plancher sous le tableau de bord. Armstrong se met à genoux et passe ses jambes à reculons, guidé par son coéquipier. Puis il se redresse sur l'échelle de descente. Aldrin tend alors à Armstrong le Jettison Bag[146] contenant les emballages vides des repas et autres déchets[147],[148],[149]. La « poubelle » est jetée par l'astronaute et apparaîtra distinctement sur le premier cliché pris à la surface[150],[151], avant qu'elle ne soit poussée sous le module, où l'on peut la distinguer sur plusieurs clichés célèbres[152]. L'astronaute sur l'échelle à neuf barreaux tire sur un anneau en forme de « D » pour déployer l'ensemble modulaire d'arrimage des équipements (modular equipment stowage assembly - MESA) replié contre le côté d'Eagle et activer la caméra de télévision[147],[153].
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+Apollo 11 utilise une télévision à balayage lent incompatible avec la télédiffusion, elle est donc affichée sur un moniteur spécial, et une caméra de télévision conventionnelle visionne ce moniteur, ce qui réduit considérablement la qualité de l'image[154]. Le signal est reçu à Goldstone aux États-Unis, mais avec une meilleure fidélité par la station de suivi de Honeysuckle CreekHoneysuckle Creek Tracking Station près de Canberra en Australie. Quelques minutes plus tard, le signal est transféré vers le radiotélescope Parkes, plus sensible, en Australie[155]. Malgré quelques difficultés techniques et météorologiques, des images fantomatiques en noir et blanc de la première sortie extravéhiculaire lunaire sont reçues et diffusées à au moins 600 millions de personnes sur Terre[155]. Des copies de cette vidéo en format de diffusion sont sauvegardées et sont largement disponibles, mais les enregistrements de la transmission originale de la source à balayage lent depuis la surface lunaire sont probablement détruits lors de la réutilisation de routine des bandes magnétiques à la NASA[154].
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+Le dernier barreau pose un problème car il est à un mètre du sol environ : il était prévu que le choc de l'atterrissage serait absorbé par les pieds du LM, qui s'écraseraient légèrement et verraient leur longueur diminuée, rapprochant ainsi l'échelle suffisamment près du sol. Mais l'atterrissage d'Armstrong est si doux que l'écrasement attendu n'a pas lieu dans les proportions prévues et le dernier barreau de l'échelle est éloigné du sol : les astronautes doivent sauter de près d'un mètre pour atteindre le pied d’atterrissage-seuil. Armstrong est retenu par un filin déroulé par Aldrin[148] et , une fois descendu sur le pied du LM, vérifie qu'il est bien capable de sauter jusqu'au premier barreau de l'échelle pour réintégrer ultérieurement le vaisseau. Il l'atteint d'un saut vigoureux, assisté par la faible gravité lunaire. Puis il teste au préalable la résistance du sol avec le bout de son pied et le décrit comme « constitué de grains très très fins, presque comme une poudre »[156].
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+Neil Armstrong effectue le premier pas sur la Lune le lundi[Note 11] 21 juillet 1969 à 2 h 56 min 20 s UTC (3 h 56 min 20 s heure française ; le 20 juillet 21 h 56 min 20 s (CDST) à Houston, 6 h 41 après l'atterrissage)[157], devant plusieurs centaines de millions de téléspectateurs écoutant les premières impressions de l'astronaute. Celui-ci, en posant le pied sur le sol lunaire, lance son message resté célèbre : « That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind » (« C'est un petit pas pour [un] homme, [mais] un bond de géant pour l'humanité »)[158],[159].
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+Armstrong avait l'intention de dire « That's one small step for a man » (« C'est un petit pas pour un homme »), mais le mot « a » n'est pas audible dans la transmission, et n'a donc pas été rapporté initialement par la plupart des observateurs de l'émission en direct. Lorsqu'on l'a interrogé plus tard sur sa citation, Armstrong a déclaré qu'il croyait avoir dit « pour un homme », et les versions imprimées ultérieures de la citation comprenaient le « a » entre crochets. L'une des explications de cette absence pourrait être que son accent l'a poussé à prononcer les mots « pour un » ensemble ; une autre est la nature intermittente des liens audio et vidéo avec la Terre, en partie à cause des tempêtes près de l'observatoire de Parkes. Une analyse numérique plus récente de la cassette prétend révéler que le « a » a peut-être été prononcé mais qu'il a été masqué par des parasites. D'autres analyses indiquent que les allégations de statique et de flou sont des « fabrications pour sauver la face », et qu'Armstrong lui-même a admis plus tard avoir mal articulé[160],[161],[162].
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+La consistance du sol lunaire avait été la source de beaucoup d'interrogations depuis le lancement du programme Apollo. Toutefois, les observations effectuées par les sondes lunaires du programme Surveyor avaient fourni des indications importantes sur sa consistance et avaient en particulier permis d'écarter a priori le scénario d'un engloutissement des engins spatiaux par une épaisse couche de poussière. Néanmoins, une part d'inconnu subsistait. Armstrong avant de poser son pied sur le sol lunaire constate que celui-ci semble poudreux[163]. Environ sept minutes après avoir posé le pied sur la surface de la Lune, Armstrong prélève un peu de régolithe et quelques petites roches lunaires en utilisant une petite pelle pliable munie d'un sac à échantillons : le prélèvement est effectué en grattant superficiellement la surface car le sol est très ferme à quelques centimètres de profondeur. L'objectif de cette collecte rapide est que les scientifiques à Terre soient certains de disposer d'échantillons de sol au cas où les astronautes auraient à décoller prématurément. Armstrong tente d'enfoncer le manche de son instrument dans le sol mais il est stoppé dans ses efforts à environ 15 cm de profondeur[158],[164]. Douze minutes après le prélèvement de l'échantillon[158], il retire la caméra de télévision du MESA et fait un balayage panoramique, puis la monte sur un trépied[143]. Le câble de la caméra de télévision reste partiellement enroulé et présente un risque de trébuchement tout au long de l'EVA[165]. La photographie est réalisée avec un appareil Hasselblad qui peut être utilisé à la main ou monté sur la combinaison spatiale d'Armstrong[165],[166].
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+Quinze minutes après son coéquipier, Aldrin descend à son tour l'échelle du module lunaire et dit qu'il fait « attention de ne pas claquer le verrou en sortant ». Armstrong répond en riant que c'est « une très bonne idée »[147],[148], avant de photographier la descente de son coéquipier. Arrivé sur le dernier barreau de l'échelle, Aldrin se laisse tomber sur le pied du LEM, puis vérifie à son tour qu'il peut bien sauter pour poser un pied sur le premier barreau. Il doit s'y reprendre à deux fois avant de réussir[147].
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+Buzz Aldrin pose à son tour le pied sur le sol lunaire, 19 minutes après Armstrong, devenant le deuxième homme à fouler le sol lunaire, et s'exclame « Belle vue » avant de préciser son sentiment par un « Magnifique désolation ». Aldrin racontera que son premier acte a été de donner un coup de pied dans la poussière lunaire[147]. Son second a été de satisfaire un besoin physiologique dans le slip collecteur d'urine de sa combinaison spatiale, Aldrin déclarant avec une pointe de désinvolture qu'« Armstrong a peut-être été le premier homme à marcher sur la Lune, mais j'ai été le premier à faire pipi sur la lune[167] ».
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+Armstrong se joint alors à lui pour dévoiler une plaque commémorative fixée sur un des pieds de l'étage de descente qui doit rester sur la Lune après le départ des astronautes. Sur celle-ci figure le dessin des deux hémisphères terrestres, un texte avec le nom et la signature des trois astronautes et du président Richard Nixon. Armstrong lit le texte à haute voix : « Ici des hommes de la planète Terre ont pris pied pour la première fois sur la Lune, juillet 1969 apr. J.-C. Nous sommes venus dans un esprit pacifique au nom de toute l'humanité. »[Note 12],[147],[168].
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+Armstrong déclare que se déplacer dans la gravité lunaire, un sixième de celle de la Terre, était « peut-être même plus facile que les simulations ... ». Aldrin teste des méthodes de déplacement, dont le saut de kangourou à deux pieds. Le sac à dos du PLSS crée une tendance à basculer vers l'arrière, mais aucun des deux astronautes n'a de sérieux problèmes pour maintenir son équilibre. Les longues enjambées deviennent la méthode de déplacement préférée. Les astronautes déclarent qu'ils doivent planifier leurs mouvements six ou sept pas en avant. Le sol fin est assez glissant. Aldrin remarque que le fait de passer de la lumière du soleil à l'ombre d'Eagle ne produit aucun changement de température à l'intérieur de la combinaison, mais le casque est plus chaud à la lumière du soleil, donc il se sent plus frais à l'ombre[147],[165].
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+Les astronautes plantent le kit du drapeau lunaire contenant un drapeau des États-Unis sur la surface lunaire, bien en vue de la caméra de télévision. Aldrin se souvient : « De tous les travaux que j'ai dû faire sur la Lune, celui que je voulais le plus parfait était le lever du drapeau »[169]. Mais les astronautes se débattent avec la tige télescopique et ne peuvent la bloquer que sur 5 cm dans la dure surface lunaire. Aldrin a peur qu'il ne bascule devant les téléspectateurs. Mais il fait un « salut impeccable de West Point »[169]. Avant qu'Aldrin ne puisse prendre une photo d'Armstrong avec le drapeau, le président Richard Nixon s'adresse à eux par le biais d'une transmission téléphone-radio que Nixon qualifie de « coup de téléphone le plus historique jamais passé depuis la Maison Blanche »[170]. Nixon a initialement préparé un long discours à lire pendant l'appel téléphonique, mais Frank Borman, qui est à ses côtés en tant que liaison avec la NASA pendant Apollo 11, convainc Nixon de rester bref[171].
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+Dans les premiers plans établis pour cette première mission sur la Lune, la sortie extravéhiculaire doit durer quatre heures, soit la durée maximale autorisée par les réserves d'oxygène et d'énergie électrique des combinaisons spatiales A7L. Ce temps est nécessaire notamment pour installer l'ensemble des instruments scientifiques de la station ALSEP. Le développement de celle-ci ayant pris du retard, elle a été remplacée pour Apollo 11 par l'ensemble EALSEP limité à deux instruments et la durée de la sortie avait été ramenée à deux heures même si les combinaisons spatiales permettaient une durée double[172].
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+Les astronautes disposent de relativement peu de temps pour accomplir le volet scientifique de leur mission. Aldrin déploie le capteur de particules du vent solaire SWC qui se présente sous la forme d'une feuille d'aluminium tendue par une hampe. Ce Solar Wind Composition Experiment, seule expérience d'origine non-américaine pour cette mission, est d'origine suisse et est déployé avant le drapeau du Lunar Flag Assembly[173]. Malgré la fermeté du sol, Aldrin parvient à planter le dispositif à la verticale en orientant la feuille vers le Soleil. Pendant ce temps, Armstrong déroule et plante dans le sol le drapeau américain qui en l'absence d'atmosphère et donc de vent est maintenu tendu par une baguette. Cet acte ne reflète pas une revendication territoriale mais a pour objectif de marquer cette « victoire » américaine dans la course à l'espace engagée avec l'Union soviétique. Tandis qu'Armstrong déballe les deux petites valises qui doivent être utilisées pour stocker les échantillons de sol lunaire, Aldrin réalise conformément au programme un ensemble d'exercices destinés à tester sa mobilité sur le sol lunaire. Il effectue plusieurs allers et retours devant la caméra vidéo en courant : il ne ressent aucune gêne pour se déplacer mais indique que lors d'un changement de direction il faut effectuer plusieurs pas pour être certain d'être en équilibre, difficulté accrue par le fait que le centre de gravité de l'astronaute est inhabituellement haut en raison du poids élevé de l'encombrant PLSS[172].
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+À 23 h 45 (heure de Washington) Houston demande aux astronautes de se déplacer dans le champ d'une des caméras pour un échange téléphonique avec le président des États-Unis Richard Nixon qui suit la retransmission télévisée de l'atterrissage sur la Lune depuis le bureau ovale la Maison-Blanche[172]. Au cours de l'échange, de deux minutes, Armstrong déclare « It is a great honor and privilege for us to be here representing not only the United States, but men of peaceable nations, men with an interest and a curiosity, and men with a vision for the future. » (« c'est un grand honneur et un privilège pour nous que d'être ici, représentant non seulement les États-Unis mais les hommes de paix de toutes les nations, et qui ont un intérêt, de la curiosité et une vision pour le futur. »)[174].
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+Les astronautes reprennent leur travail : tandis qu'Armstrong collecte rapidement des échantillons avec sa pelle, Aldrin effectue une série de photos : une empreinte de botte sur le sol lunaire, des images du train d'atterrissage du module lunaire pour permettre d'évaluer son comportement ainsi que plusieurs photos panoramiques du site. L'équipage a accumulé à ce stade 30 minutes de retard par rapport à l'horaire prévu. Armstrong effectue des prises de vue stéréoscopiques de la surface avec un appareil dédié tandis qu'Aldrin décharge les deux instruments scientifiques de l'Early Apollo Scientific Experiments Package (EALSEP) qui sont stockés dans la baie arrière gauche de l'étage de descente du LEM baptisée MESA (Modularized Equipment Stowage Assembly). Il les transporte rapidement à 20 mètres au sud-ouest du module lunaire[Note 13] et commence à installer le sismomètre tandis qu'Armstrong le rejoint pour mettre en place le réflecteur laser. Ce dernier, complètement passif, doit simplement être orienté vers la Terre avec une précision de 5°. L'installation du sismomètre nécessite par contre plus de manipulations : Aldrin doit d'abord orienter les panneaux solaires correctement vers le Soleil puis placer l'appareil parfaitement à l'horizontale ce qu'il réalise avec quelques difficultés. Le fonctionnement de l'appareil est immédiatement vérifié par les opérateurs sur Terre : ceux-ci constatent que le sismomètre est suffisamment sensible pour détecter le déplacement des deux astronautes[172].
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+Normalement, les deux astronautes devaient disposer ensuite de 30 minutes pour effectuer une collecte d'échantillons de sol et de pierres lunaires dans leur contexte géologique c'est-à-dire en les photographiant sur le sol avant de les ramasser. Mais avec le retard pris sur l'horaire, McCandless, leur interlocuteur au centre de contrôle, ne leur accorde que dix minutes. Aldrin a la charge de prélever une carotte du sol mais, malgré les vigoureux coups de marteau assénés sur le tube prévu à cet effet, il ne parvient pas à enfoncer celui-ci. Les ingénieurs ont conçu l'instrument en partant de l'hypothèse que le sol serait peu compact et un renflement à l'intérieur du tube, qui est destiné à empêcher la carotte de retomber, gêne l'enfoncement dans le sol. Aldrin effectue une nouvelle tentative trois mètres plus loin avec le même résultat. Finalement il renonce à enfoncer le tube jusqu'au bout. Aldrin ramène ensuite la carotte obtenue ainsi que la feuille d'aluminium du collecteur de particules jusqu'au MESA (Modularized Equipment Stowage Assembly) pour qu'Armstrong puisse les inclure dans le paquetage. Après avoir été rappelé à l'ordre à plusieurs reprises par McCandless, Aldrin réintègre l'habitacle du module lunaire, après avoir lancé un « Adios amigo », premiers mots non-anglais prononcés sur la Lune[148],[175]. Durant ce temps, Armstrong décide d'aller voir de plus près le cratère qu'il a dû éviter immédiatement avant l'atterrissage et qui se situe à seulement 45 mètres du module lunaire. Il se dirige rapidement vers le rebord du cratère sans commenter sa décision. Parvenu sur le rebord du cratère, il constate que celui-ci est suffisamment profond pour que des morceaux du socle rocheux situé sous la couche de régolithe[Note 14] aient été arrachés par l'impact. Il ne ramasse aucune de ces pierres mais effectue un panorama du cratère avec le module lunaire en arrière-plan. Il collecte ensuite rapidement plusieurs rochers qu'il place dans une des deux valises à échantillons qu'il cale en ajoutant 6 kg de régolithe. Il hisse ensuite les deux valises d'échantillons avec un système à poulie jusqu'au niveau du sas de l'habitacle où celles-ci sont récupérées par Aldrin. Puis Armstrong réintègre sans un mot l'habitacle[176]. À l'issue de leur sortie extravéhiculaire les astronautes ont récolté 21,55 kg d'échantillons de sol lunaire. Ils ont parcouru 1 000 mètres et séjourné 2 h 31 à l'extérieur du module lunaire[177].
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+Aldrin entre le premier dans Eagle. Avec quelques difficultés, les astronautes chargent le matériel et deux boîtes d'échantillons contenant 21,55 kg de matière de la surface lunaire pour les amener à l'écoutille du module lunaire à l'aide d'un dispositif de poulie à câble plat appelé le Lunar Equipment Conveyor (LEC - transporteur d'équipement lunaire). Cet outil se révèle inefficace et les missions ultérieures préférent transporter l'équipement et les échantillons à la main[143].
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+Armstrong remonte dans le LM. Après avoir été transférés dans le LM, suivi par Aldrin et ils allègent l'étage d'ascension pour le retour en orbite lunaire en jetant leurs sacs à dos PLSS, leurs sur-chaussures lunaires, un appareil photo Hasselblad vide et d'autres équipements. L'écoutille est refermée à 5 h 11 min 13 s. Après avoir consacré trois heures à différentes tâches (dont la mise en oxygène de l'habitacle) et à leur repas, les astronautes entament une nuit de repos 114 h 53 min après le début de la mission. L'habitacle offre très peu d'espace. Aldrin s'allonge sur le sol dans la partie la plus large de la cabine, toutefois pas suffisamment large car il doit replier en partie ses jambes. Armstrong est perpendiculaire à lui couché sur un hamac situé en hauteur avec la tête dans un renfoncement situé au-dessus du capot du moteur de remontée et les pieds au niveau de la partie centrale du tableau de bord. Tous deux dorment avec leur casque qui leur permet d'être moins gêné par le bruit ambiant généré par les pompes. Mais leur sommeil est peu reposant car d'une part ils sont dérangés par la lumière du Soleil qui traverse les stores abaissés sur les hublots mais insuffisamment opaques (la journée lunaire d'une durée de quatorze jours terrestres est à peine entamée) et de différents voyants lumineux. D'autre part ils sont également dérangés par le froid (il fait environ 16 °C), et par les bruits ambiants malgré leur casque[178].
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+Alors que Buzz Aldrin réintègre l'habitacle étroit du module lunaire, avec l'encombrant PLSS dépassant de son dos, il casse par inadvertance le bouton du coupe-circuit qui permet l'armement de la mise à feu du moteur de l'étage de remontée du LEM et donc le décollage. Le contrôle au sol confirme que le coupe-circuit est en position ouverte (armement impossible) ce qui est sa position normale dans cette phase. Pour déclencher la mise à feu il faut pouvoir enfoncer un objet suffisamment fin dans l'orifice occupé autrefois par le bouton. Une dizaine d'heures plus tard, lorsque le décollage impose de refermer le coupe-circuit, Aldrin utilise à cette fin la pointe d'un stylo, qu'il raconte avoir conservé en souvenir avec l'accord de la NASA[179]. À la suite de cet incident, la NASA décide que des protections seront placées sur les coupe-circuits pour les missions suivantes et ajoute des check-lists supplémentaires pour contrôler l'état des coupe-circuits[180],[181]. Les astronautes rouvrent l'écoutille pour jeter au-dehors paquetages inutiles et PLSS, Houston déclarant que l'impact des sacs a été enregistré par le sismographe[148].
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+Le rédacteur du discours présidentiel, William Safire, avait préparé une annonce « En cas de catastrophe lunaire » que Nixon devait lire au cas où les astronautes d'Apollo 11 seraient bloqués sur la Lune[182]. Les remarques étaient contenues dans un mémo de Safire au chef de cabinet de Nixon à la Maison Blanche, H. R. Haldeman, dans lequel Safire suggérait un protocole que l'administration pourrait suivre en réaction à une telle catastrophe[183],[184]. Selon le plan, le contrôle de mission « fermerait les communications » avec le LM, et un ecclésiastique « recommanderait leurs âmes au plus profond des profondeurs » dans un rituel public assimilé à un enterrement en mer. La dernière ligne du texte préparé contenait une allusion au poème de Rupert Brooke sur la Première Guerre mondiale, « Le Soldat »[184].
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+Les deux astronautes sont réveillés environ 6 heures 30 plus tard (121 h 40 min). Ils entament la longue procédure préparant le décollage. Celui-ci a lieu 124 h 22 min après le début de la mission. Les vannes libèrent aérozine et tétraoxyde d'azote vers la chambre de combustion, des boulons explosifs désolidarisant l'habitacle de la plateforme. Le drapeau américain, planté trop près du module lunaire, est couché par le souffle du décollage[185],[148]. Armstrong déclare « The Eagle has wings » (« l'Aigle a déployé ses ailes »)[186]. Le LEM effectue avec succès la manœuvre de rendez-vous en orbite lunaire avec le module de commande et de service resté en orbite lunaire avec Collins à bord. L'équipage abandonne l'étage de remontée du module lunaire et l'injecte sur une orbite lunaire[187].
+
+Après plus de 21 heures sur la surface lunaire, en plus des instruments scientifiques, les astronautes laissent derrière eux : un écusson de la mission Apollo 1 à la mémoire des astronautes Roger Chaffee, Gus Grissom et Edward White, morts lorsque leur module de commande prend feu lors d'un essai en janvier 1967 ; deux médailles commémoratives des cosmonautes soviétiques Vladimir Komarov et Youri Gagarine, morts respectivement en 1967 et 1968 ; un sac commémoratif contenant une réplique en or d'un rameau d'olivier comme symbole traditionnel de paix ; et un disque en silicone de messages portant les déclarations de bonne volonté des présidents Eisenhower, Kennedy, Johnson et Nixon ainsi que les messages des dirigeants de 73 pays du monde entier[188]. Le disque contient également une liste des dirigeants du Congrès américain, une liste des membres des quatre commissions de la Chambre et du Sénat responsables de la législation de la NASA, ainsi que les noms des dirigeants passés et présents de la NASA[189].
+
+Pendant sa journée de vol en solo autour de la Lune, Collins ne se sent jamais seul. Bien qu'il ait été dit « qu'aucun humain n'avait connu une telle solitude depuis Adam », Collins a le sentiment de faire partie de la mission. Dans son autobiographie, il écrit : « cette aventure a été structurée pour trois hommes, et je considère que le troisième est aussi nécessaire que les deux autres ». Pendant les 48 minutes de chaque orbite où il est hors de contact radio avec la Terre alors que Columbia passe de l'autre côté de la Lune, le sentiment qu'il rapporte n'est pas la peur ou la solitude, mais plutôt « la conscience, l'anticipation, la satisfaction, la confiance, presque l'exultation »[190].
+
+L'une des premières tâches de Collins est d'identifier le module lunaire au sol. Pour donner à Collins une idée de l'endroit où chercher, le centre de contrôle de la mission lui fait savoir par radio qu'ils pensent que le module lunaire s'est posé à environ 6 kilomètres de la cible. Chaque fois qu'il passe au-dessus du site d'atterrissage présumé, il essaie en vain de trouver le module. Lors de ses premières orbites sur la face arrière de la Lune, Collins effectue des activités de maintenance telles que le déversement de l'excès d'eau produit par les piles à combustible et la préparation de la cabine pour le retour d'Armstrong et d'Aldrin[191].
+
+Juste avant qu'il n'atteigne la face cachée sur la troisième orbite, le contrôle de mission informe Collins qu'il y a un problème avec la température du liquide de refroidissement. S'il devient trop froid, certaines parties de Columbia pourraient geler. Le contrôle de mission lui conseille d'assumer le contrôle manuel et de mettre en œuvre la procédure 17 de dysfonctionnement du système de contrôle environnemental. Au lieu de cela, Collins fait passer le système de l'automatique au manuel, puis de nouveau à l'automatique, et poursuit les tâches normales, tout en gardant un œil sur la température. Lorsque Columbia repasse devant la Lune, il peut signaler que le problème a été résolu. Pour les deux orbites suivantes, il décrit son séjour sur la face arrière de la Lune comme étant « relaxant ». Après qu'Aldrin et Armstrong terminent leur sortie extravéhiculaire, Collins dort afin de pouvoir se reposer pour le rendez-vous. Alors que le plan de vol prévoit qu'Eagle rencontre Columbia, Collins est préparé à une éventualité où il ferait descendre Columbia pour retrouver Eagle[192].
+
+Eagle retrouve Columbia à 21 h 24 UTC le 21 juillet, et les deux s'amarrent à 21 h 35. L'étage d'ascension d'Eagle est largué en orbite lunaire à 23 h 41[187]. Juste avant le vol d'Apollo 12, il est noté qu'Eagle est toujours susceptible d'être en orbite autour de la Lune. Des rapports ultérieurs de la NASA mentionnent que l'orbite d'Eagle s'est désintégrée, ce qui l'a fait percuter en un endroit incertain sur la surface lunaire[193].
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+Columbia entame ensuite la manœuvre d'injection sur une orbite de rencontre avec la Terre (TransEarth Injection – TEI)[194]. La poussée est calculée pour assurer un trajet le plus court possible étant donné le carburant restant[119].
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+Le trajet retour de la Lune vers la Terre ne dure que deux jours et demi (62 heures) contre trois jours (73 heures) pour le trajet aller[195].
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+Le 23 juillet, la dernière nuit avant l'amerrissage, les trois astronautes font une émission de télévision dans laquelle Collins commente[196] :
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+« ... La fusée Saturn V qui nous a mis en orbite est une machine incroyablement compliquée, dont chaque pièce a fonctionné sans faille ... Nous avons toujours eu la certitude que cet équipement fonctionnerait correctement. Tout cela n'est possible que grâce au sang, à la sueur et aux larmes d'un certain nombre de personnes ... Tout ce que vous voyez, c'est nous trois, mais sous la surface, il y a des milliers et des milliers d'autres personnes, et à toutes ces personnes, je voudrais dire Merci beaucoup »
+
+.Aldrin ajoute[196],[197] :
+
+« Cela fait bien plus que trois hommes en mission sur la Lune ; plus, encore, que les efforts d'une équipe gouvernementale et industrielle ; plus, même, que les efforts d'une nation. Nous pensons que cela symbolise l'insatiable curiosité de l'humanité tout entière à explorer l'inconnu... Personnellement, en réfléchissant aux événements de ces derniers jours, un verset des Psaumes nous vient à l'esprit : Quand je considère les cieux, l'œuvre de tes doigts, la lune et les étoiles que tu as ordonnées, qu'est-ce que l'homme que tu as en vue ? »
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+Et Armstrong conclut[196] :
+
+« La responsabilité de ce vol incombe d'abord à l'histoire et aux géants de la science qui ont précédé cet effort ; ensuite au peuple américain, qui a, par sa volonté, indiqué son désir ; ensuite à quatre administrations et à leurs Congrès, pour la mise en œuvre de cette volonté ; et enfin, aux équipes des agences et de l'industrie qui ont construit notre vaisseau spatial, la Saturn, Columbia, Eagle, la combinaison spatiale et le sac à dos qui était notre petit vaisseau spatial sur la surface lunaire. Nous voudrions remercier tout particulièrement tous les Américains qui ont construit le vaisseau spatial, qui ont fait la construction, la conception, les tests et qui ont mis tout leur cœur et toutes leurs capacités dans ce vaisseau. Nous les remercions tout particulièrement ce soir, ainsi que toutes les personnes qui nous écoutent et nous regardent ce soir, que Dieu vous bénisse. Bonne nuit de la part d'Apollo 11 »
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+.Lors du retour sur Terre, un relèvement de la station de suivi de Guam échoue, empêchant potentiellement la communication sur le dernier segment du retour sur Terre. Une réparation régulière n'est pas possible dans le temps imparti, mais le directeur de la station, Charles Force, demande à son fils Greg, âgé de dix ans, d'utiliser ses petites mains pour atteindre le boîtier et le remplir de graisse. Greg est ensuite remercié par Armstrong[198].
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+Le porte-avions USS Hornet, sous le commandement du capitaine Carl J. Seiberlich[199], est sélectionné comme navire de récupération primaire pour Apollo 11 le 5 juin, en remplacement de son navire jumeau, le LPH USS Princeton, qui avait récupéré Apollo 10 le 26 mai. Le Hornet est alors à son port d'attache de Long Beach, en Californie[200]. En arrivant à Pearl Harbor le 5 juillet, le Hornet embarque les hélicoptères Sikorsky SH-3 Sea King du HSC-4, une unité spécialisée dans la récupération des vaisseaux spatiaux Apollo, des plongeurs spécialisés du détachement Apollo de l'UDT, une équipe de récupération de la NASA de 35 hommes et environ 120 représentants des médias. Pour faire de la place, la plus grande partie de l'aile aérienne du Hornet est laissée à Long Beach. Des équipements spéciaux de récupération sont également chargés, dont une maquette de module de commande grandeur nature utilisé pour l'entraînement[201].
+
+Le 12 juillet, alors qu'Apollo 11 est encore sur la rampe de lancement, le Hornet quitte Pearl Harbor pour la zone de récupération dans le Pacifique central[202], aux environs de 10° 36′ N, 172° 24′ E[117]. Un groupe présidentiel composé de Nixon, Borman, du secrétaire d'État William P. Rogers et du conseiller à la sécurité nationale Henry Kissinger s'envole pour l'atoll de Johnston à bord d'Air Force One, puis pour le navire de commandement USS Arlington à bord de Marine One. Après une nuit à bord, ils se rendent au Hornet dans Marine One pour quelques heures de cérémonies. À l'arrivée à bord du Hornet, Ils sont accueillis par le commandant en chef du Commandement du Pacifique (CINCPAC), l'amiral John S. McCain Jr. et l'administrateur de la NASA Thomas O. Paine, qui s'est rendu au Hornet depuis Pago Pago à bord d'un des avions de livraison du Hornet[203].
+
+Les satellites météorologiques ne sont pas encore courants, mais le capitaine Hank Brandli de l'US Air Force a accès à des images satellites espionnes top secrètes. Il se rend compte qu'un front de tempête se dirige vers la zone de récupération d'Apollo. La mauvaise visibilité qui peut rendre difficile la localisation de la capsule, et les forts vents en altitude qui auraient déchiré leurs parachute selon Brandli constituent une menace sérieuse pour la sécurité de la mission[204]. Brandli alerte le capitaine de vaisseau Willard S. Houston Jr, le commandant du centre météorologique de la flotte à Pearl Harbor, qui a l'autorisation de sécurité requise. Sur leur recommandation, le contre-amiral Donald C. Davis, commandant des forces de récupération des vols spatiaux habités dans le Pacifique, conseille à la NASA de modifier la zone de récupération. Un nouvel emplacement est choisi à 398 km au nord-est[205],[206].
+
+Avant l'aube du 24 juillet, le Hornet lance quatre hélicoptères Sea King et trois Grumman E-1 Tracers. Deux des E-1 sont désignés comme « air boss » tandis que le troisième fait office d'avion relais de communication. Deux des Sea King transportent des plongeurs et du matériel de récupération, le troisième du matériel photographique, et le quatrième le nageur de décontamination et le médecin de vol[207]. À 16 h 44 UTC, les parachutes de Columbia sont déployés. Sept minutes plus tard, Columbia percute l'eau avec force à 2 660 km à l'est de Wake Island, à 380 km  au sud de l'atoll de Johnston, et à 24 km du Hornet[187],[205], à 13° 19′ N, 169° 09′ O[208]. Des températures de 22 °C, des vagues de 1,8 m et des vents de 31 km/h en provenance de l'est sont signalés sous des nuages fragmentés à 460 m avec une visibilité de 10 miles nautiques sur le site de récupération[209]. Des avions de reconnaissance se rendant sur le lieu de l'amerrissage signalent les conditions que Brandli et Houston avaient prévues[210].
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+Pendant l'amerrissage, Columbia se pose à l'envers mais est redressé en dix minutes grâce à des sacs de flottaison activés par les astronautes. Un plongeur de l'hélicoptère de la Marine en vol stationnaire attache une ancre de mer pour l'empêcher de dériver[211]. D'autres plongeurs attachent des colliers de flottaison pour stabiliser le module et positionnent des radeaux pour l'extraction des astronautes[212].
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+Les plongeurs passent ensuite des vêtements d'isolation biologique (BIGs) aux astronautes, et les aident à monter dans le radeau de sauvetage. La probabilité de ramener des agents pathogènes de la surface lunaire est considérée comme infime, mais la NASA prend des précautions sur le site de récupération. Les astronautes sont frottés avec une solution d'hypochlorite de sodium et Columbia est essuyée avec de la Bétadine pour éliminer toute poussière lunaire qui pourrait être présente. Les astronautes sont treuillés à bord de l'hélicoptère de récupération. Les BIGs sont portés jusqu'à ce qu'ils atteignent les installations d'isolement à bord du Hornet. Le radeau contenant les matériaux de décontamination est coulé intentionnellement[213].
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+Après l'atterrissage sur le Hornet à 17 h 53 UTC, l'hélicoptère est descendu par l'ascenseur dans la baie du hangar, où les astronautes marchent les 9 mètres jusqu'à l'installation de quarantaine mobile (MQF), où ils vont commencer la partie terrestre de leurs 21 jours de quarantaine[214]. Cette pratique se poursuit pour deux autres missions Apollo, Apollo 12 et Apollo 14, avant que la Lune ne soit considérée comme stérile et que le processus de quarantaine ne soit abandonné[215],[216]. Nixon accueille les astronautes de retour sur Terre. Il leur dit : « Grâce à ce que vous avez fait, le monde n'a jamais été aussi solidaire qu'aujourd'hui »[217].
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+Après le départ de Nixon, le Hornet est amené le long de Columbia, qui est soulevé à bord par la grue du navire, placé sur un chariot et déplacé à côté du MQF. Il y est ensuite relié à l'aide d'un tunnel flexible, ce qui permet de retirer les échantillons lunaires, les films, les bandes de données et d'autres éléments. Le Hornet retourne à Pearl Harbor, où le MQF est chargé sur un Lockheed C-141 Starlifter et transporté par avion au Manned Spacecraft Center. Les astronautes arrivent au laboratoire de réception lunaire à 10 h 0 UTC le 28 juillet. Columbia est emmenée sur l'île de Ford pour être désactivé et sa pyrotechnie est sécurisée. Il est ensuite transporté à la base aérienne de Hickham, d'où il est acheminée à Houston à bord d'un Douglas C-133 Cargomaster, pour atteindre le laboratoire de réception lunaire le 30 juillet[218].
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+Conformément à la loi sur l'exposition extra-terrestreloi sur l'exposition extra-terrestre, un ensemble de règlements promulgués par la NASA le 16 juillet pour codifier son protocole, les astronautes continuent à être en quarantaine[219]. Après trois semaines de confinement (d'abord dans le vaisseau spatial Apollo, puis dans leur remorque sur le Hornet, et enfin dans le Lunar Receiving Laboratory), les astronautes reçoivent un certificat de bonne santé[220]. Le 10 août 1969, le Comité inter-agences sur la contamination se réunit à Atlanta et lève la quarantaine des astronautes, de ceux qui les avaient rejoints en quarantaine (le médecin de la NASA William Carpentier et l'ingénieur du projet MQF John Hirasaki)[221], et de Columbia lui-même. Les équipements détachés du vaisseau spatial restent isolés jusqu'à ce que les échantillons lunaires soient libérés pour être étudiés[222].
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+Le 13 août, les trois astronautes assistent à défilé en leur honneur (ticker-tape parade) à New York et à Chicago, devant environ six millions de personnes[223],[224]. Le même soir, à Los Angeles, un dîner d'État officiel est organisé pour célébrer le vol, auquel participent des membres du Congrès, 44 gouverneurs, le président de la Cour suprême des États-Unis et des ambassadeurs de 83 nations, au Century Plaza Hotel. Richard Nixon et Spiro Agnew honorent chaque astronaute en lui remettant la Médaille présidentielle de la Liberté[223],[225].
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+Les trois astronautes s'expriment devant une session conjointe du Congrès le 16 septembre 1969. Ils présentent deux drapeaux américains, qu'ils avaient emportés avec eux à la surface de la Lune, l'un à la Chambre des représentants et l'autre au Sénat[226]. Le drapeau des Samoa américaines sur Apollo 11 est exposé au musée Jean P. Haydon (en) à Pago Pago, la capitale des Samoa[227].
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+Cette célébration marque le début d'une tournée mondiale de 38 jours, du 29 septembre au 5 novembre, qui conduit les astronautes dans 22 pays étrangers et qui inclut des visites à des dirigeants de nombreux pays[228],[229],[230]. De nombreuses nations honorent le premier atterrissage humain en publiant des articles spéciaux dans des magazines ou en émettant des timbres-poste ou des pièces de monnaie commémorant Apollo 11[231].
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+Pour ce premier atterrissage sur la Lune, la NASA renforce considérablement les moyens mis en œuvre pour la retransmission des images de la mission vers la Terre. Les antennes paraboliques de 64 mètres de Goldstone en Californie et de Parks en Australie sont chargées de réceptionner les signaux vidéo émis depuis la surface de la Lune. Celles-ci permettent de gagner 8 à 10 dB par rapport aux antennes de 26 mètres utilisées jusque-là pour les missions Apollo. Pour faire face aux conditions d'éclairage extrêmes rencontrées sur la Lune, la caméra mise en œuvre pour filmer les astronautes à sa surface utilise un tube mis au point par les militaires américains et couvert par le secret défense. La caméra est fixée à l'extérieur du module lunaire dans le MESA (Modularized Equipment Stowage Assembly), un compartiment contenant des équipements utilisés par les astronautes. Armstrong devait abaisser ce compartiment depuis la plateforme pour que la caméra puisse filmer sa descente vers le sol lunaire. Une fois ces images prises, la caméra était détachée de son support et fixée sur un trépied pour filmer l'activité des astronautes au sol[233].
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+Les premiers pas sur la Lune sont retransmis en direct sur l'ensemble de la planète et sont suivis par environ 600 millions de téléspectateurs et d'auditeurs qui ont assisté à l'atterrissage et à la marche du premier Homme sur la Lune[234],[235],[236]. L'audience est de plus de 20 % de la population mondiale qui était de 3,5 milliards d'humain à l'époque[237],[238], un taux qui ne sera dépassé qu'en 2011 par le Mariage du prince William et de Catherine Middleton avec près de 30 % de la population mondiale[239]. Trente-six chaînes de télévision sont présentes au centre de Houston, dont celle de la télévision publique roumaine, seul pays du bloc de l'Est présent[240],[241]. La salle de presse de Houston a accueilli 3 497 journalistes accrédités[242] dont des délégations étrangères composés de 111 journalistes japonais et une douzaine du bloc de l'Est : sept de Tchécoslovaquie, trois de Yougoslavie et deux de Roumanie[243]. Les images et sons en provenance de l'Eagle depuis la mer de la Tranquillité sont récupérés par le Goldstone Deep Space Communications Complex[155].
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+Les vidéos, en noir et blanc, tournées durant la mission Apollo 11, ont été transmises de la Lune à la Terre par signal radio en SSTV, un signal de faible qualité, et à une époque où la technique vidéo ne permettait pas une grande qualité d'image. Les données étaient reçues par des radiotélescopes situés en Australie et en Californie et enregistrées au sol sous forme de données brutes sur des bandes d'un pouce. Les images diffusées en direct durant la mission ont été obtenues en filmant les moniteurs sur Terre avec des caméras de télévision, après démodulation du signal, et envoyées par satellite aux stations de télévision. Ce sont ces « copies à la qualité dégradée » qui sont utilisées couramment par la suite. En août 2006, la NASA, qui tente de restaurer des vidéos de meilleure qualité, annonce qu'elle ne dispose plus des cassettes de bande magnétique d'origine contenant les vidéos et les télémesures d'origine de la mission Apollo 11 et que les seuls enregistrements disponibles résultent des conversions dans des formats plus récents des copies en version dégradée. L'agence spatiale nomme une équipe[244] de six personnes, qui est dirigée par l'ingénieur Richard Nafzger et comprend Stan Lebar (81 ans en 2006), ancien responsable des images pour Apollo 11 (tous deux sont à la retraite) et qui est chargée de retrouver les bandes d'origine[245]. Après avoir tenté de retrouver les bandes originales de meilleure qualité, la NASA annonce, lors d'une conférence de presse le 16 juillet 2009, que les bandes originales ont vraisemblablement été effacées pour être réutilisées, pratique courante à l'époque. Cependant, des copies vidéo à la qualité moins dégradée (avant transfert par satellite) sont retrouvées. Ces images sont restaurées en 2009 sur une durée de trois heures et un montage des moments forts de la mission est présenté pour la première fois au public le 6 octobre 2010 en Australie[246],[247],[248].
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+Au retour de la mission les échantillons de roches et du sol lunaire ramenés par l'équipage d'Apollo 11 sont stockés et examinés dans le laboratoire LRL (Lunar Receiving Laboratory) créé à cet effet à Houston et conçu pour empêcher toute diffusion d'éventuels organismes extraterrestres[Note 15]. Des échantillons de roche lunaire sont confiés pour analyse à 150 spécialistes scientifiques sans distinction de nationalité. Les pierres lunaires de taille importante se révèlent être des basaltes riches en fer et en magnésium qui se sont cristallisés il y a 2,57 à 3,84 milliards d'années. Ils sont très proches dans leur composition des roches terrestres bien que plus riches en titane : cette particularité est à l'origine de la couleur plus foncée des mers lunaires. Leur existence constitue la preuve que la Lune est un corps différencié invalidant la théorie d'une Lune constituée du matériau primitif du Système solaire défendue par Urey. Une des caractéristiques les plus frappantes est l'absence de minéraux hydratés. La faible proportion en sodium a entrainé une grande fluidité des laves qui ont formé le basalte, ce qui explique l'absence de relief à la surface des mers lunaires[249],[250].
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+Le sismomètre passif a été installé le 21 juillet 1969. Il a fonctionné durant une journée lunaire complète, survécu à une nuit lunaire mais est tombé en panne le 27 août 1969 à la suite d'une défaillance du système de réception et de traitement des commandes transmises depuis la Terre. L'instrument a été opérationnel durant 21 jours (il ne fonctionnait pas durant la nuit lunaire faute d'énergie). Les données fournies ont permis de démontrer que l'activité sismique de la Lune était très faible : la composante verticale du bruit de fond sismique est de 10 à 10 000 fois plus faible que celui de la Terre. Du fait des limitations du prototype, dont la correction était planifié avant même le débarquement sur la Lune, sur le sismomètre embarqué par Apollo 12, aucune donnée exploitable n'a pu être obtenue sur la structure interne de la Lune[251].
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+Le rapport scientifique de la mission, rédigé quelques mois après son achèvement, émet plusieurs recommandations concernant le sismomètre[252] :
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+Le réflecteur laser installé par l'équipage d'Apollo 11 est utilisé de manière continue à compter de 1969 pour mesurer de manière plus précise la distance entre la Terre et la Lune. Des tirs laser sont effectués depuis plusieurs observatoires installés sur Terre en direction des réflecteurs laser déposés par la mission Apollo 11 ainsi que par les missions Apollo 14 et 15[253].
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+L'atterrissage sur la Lune filmé par la caméra placée dans l'habitacle face à un des deux hublots frontaux.
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+Les premiers pas de Neil Armstrong sur la Lune.
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+La manœuvre de rendez-vous en orbite lunaire.
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+Enregistrement des paroles prononcées par Neil Armstrong lors de son premier pas sur la Lune[Note 16].
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+La mission Apollo 11 a eu une couverture exceptionnelle dans la presse, en nombre de publications[258],[259] comme en nombre d'exemplaires vendus.
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+Les humains marchant sur la Lune et revenant sur Terre en toute sécurité atteignent l'objectif fixé par le président John F. Kennedy huit ans plus tôt. Au centre de contrôle de la mission lors de l'atterrissage d'Apollo 11, le discours de Kennedy clignote à l'écran, suivi des mots « Tâche accomplie, juillet 1969 »[Note 17],[260]. Le succès d'Apollo 11 démontre la supériorité technologique des États-Unis[260]. Avec son succès, l'Amérique gagne la course à l'espace[261],[262].
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+De nouvelles phrases pénètrent dans la langue anglaise. « S'ils peuvent envoyer un homme sur la Lune, pourquoi ne le peuvent-ils pas... » devient un dicton courant après Apollo 11[263]. Les mots de Neil Armstrong sur la surface lunaire font également l'objet de diverses parodies[261].
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+Alors que la plupart des gens célèbrent cet exploit, les Américains privés de leurs droits y voient un symbole de la division en Amérique, comme le montrent les manifestants devant le Centre spatial Kennedy la veille du lancement d'Apollo 11[264], ce qui ne veut pas dire qu'ils ne sont pas impressionnés. Ralph Abernathy, à la tête d'une marche de protestation, est tellement captivé par le spectacle du lancement qu'il en oublie ce qu'il va dire[110]. Les inégalités raciales et financières frustrent les citoyens qui se demandent pourquoi l'argent dépensé pour le programme Apollo ne sert pas à prendre soin des humains sur Terre[261].
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+Après la mission Apollo 11, les responsables de l'Union soviétique déclarent qu'il est dangereux et inutile de faire atterrir des humains sur la Lune. À l'époque, l'Union soviétique tente de récupérer des échantillons lunaires de manière robotisée. Les Soviétiques nient publiquement  qu'il y a une course vers la Lune, et indiquent qu'ils ne font pas de tentative[265]. Mstislav Keldysh déclare en juillet 1969 : « Nous nous concentrons entièrement sur la création de grands systèmes de satellites ». Il est révélé en 1989 que les Soviétiques ont essayé d'envoyer des gens sur la Lune, mais n'en ont pas été capables en raison de difficultés technologiques[266]. La réaction du public en Union soviétique est mitigée. Le gouvernement soviétique limite la diffusion d'informations sur l'atterrissage, ce qui affecte la réaction. Une partie de la population n'y prête aucune attention, et une autre partie est furieuse[267].
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+Le module de commande Columbia fait une tournée des États-Unis, visitant 49 capitales d'État, le district de Columbia et Anchorage, en Alaska[268]. En 1971, il est transféré à la Smithsonian Institution, et est exposé au Musée national de l'air et de l'espace (NASM) à Washington DC[269]. Il se trouve dans le hall central de l'exposition Milestones of Flight devant l'entrée Jefferson Drive, partageant le hall principal avec d'autres véhicules de vol pionniers tels que le Wright Flyer, le Spirit of St. Louis, le Bell X-1, le North American X-15 et Friendship 7[270].
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+En 2017, Columbia est transférée dans le hangar de restauration Mary Baker Engen du Centre Steven F. Udvar-Hazy à Chantilly, en Virginie, pour être préparée à une tournée de quatre villes, intitulée « Destination Lune : La mission Apollo 11 ». Cette mission comprend le Space Center Houston du 14 octobre 2017 au 18 mars 2018, le Saint Louis Science Center du 14 avril au 3 septembre 2018, le Senator John Heinz History Center (en) de Pittsburgh du 29 septembre 2018 au 18 février 2019, et son dernier emplacement au Museum of Flight de Seattle du 16 mars au 2 septembre 2019[269],[271]. La poursuite des rénovations au Smithsonian permet un arrêt supplémentaire de la capsule, qui est déplacée au Cincinnati Museum Center. La cérémonie d'inauguration a lieu le 29 septembre 2019[272].
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+Pendant 40 ans, les combinaisons spatiales de Neil Armstrong et de Buzz Aldrin sont montrées dans l'exposition « Apollo to the Moon[273], du musée de l'air et de l'espace, jusqu'à sa fermeture définitive le 3 décembre 2018, pour être remplacées par une nouvelle galerie dont l'ouverture est prévue en 2022. Une exposition spéciale de la combinaison d'Armstrong est dévoilée pour le 50e anniversaire d'Apollo 11 en juillet 2019[274],[275]. La remorque de quarantaine, le collier de flottaison et les sacs de flottaison se trouvent dans l'annexe du Centre Steven F. Udvar-Hazy du Smithsonian près de l'aéroport international de Washington-Dulles à Chantilly, en Virginie, où ils sont exposés avec un module lunaire d'essai[276],[277],[278].
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+L'étage de descente du module lunaire Eagle est resté sur la Lune. En 2009, le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) prend des images des différents sites d'atterrissage d'Apollo à la surface de la Lune, pour la première fois avec une résolution suffisante pour voir les étages de descente des modules lunaires, des instruments scientifiques et des traces de pas faites par les astronautes[279]. Les restes de l'étage d'ascension se trouvent à un endroit inconnu sur la surface lunaire, après avoir été abandonnés et avoir percuté la Lune. L'emplacement est incertain car l'étage d'ascension d'Eagle n'est pas suivi après son largage, et le champ de gravité lunaire étant non uniforme, l'orbite du vaisseau spatial est imprévisible après un court laps de temps[280].
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+En mars 2012, une équipe de spécialistes financée par le fondateur d'Amazon, Jeff Bezos, localise les moteurs F-1 de l'étage S-IC qui ont lancé Apollo 11 dans l'espace. Ils sont retrouvés sur le fond marin de l'Atlantique grâce à un balayage sonar avancé[281]. L'équipe ramène des parties de deux des cinq moteurs à la surface. En juillet 2013, un restaurateur découvre un numéro de série sous la rouille sur l'un des moteurs remontant de l'Atlantique et la NASA confirme qu'il provient d'Apollo 11[282],[283]. Le troisième étage S-IVB qui a effectué l'injection trans-lunaire d'Apollo 11 reste sur une orbite solaire proche de celle de la Terre[284].
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+Le 15 juillet 2009, Life.com publie une galerie de photos inédites des astronautes prises par le photographe Ralph Morse (en) avant le lancement d'Apollo 11[285]. Du 16 au 24 juillet 2009, la NASA diffuse en temps réel sur son site Internet les bandes son de la mission originale, 40 ans après les événements[286]. Elle est, à ce moment, en train de restaurer les séquences vidéo et publie un aperçu des moments clés[287]. En juillet 2010, les enregistrements vocaux air-sol et les séquences filmées tournées au centre de contrôle de la mission pendant la descente et l'atterrissage d'Apollo 11 sont re-synchronisés et diffusés pour la première fois[288]. La bibliothèque et le musée présidentiels John F. Kennedy créent un site web qui retransmet les transmissions d'Apollo 11 du lancement à l'atterrissage sur la Lune[289].
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+Le 20 juillet 2009, Armstrong, Aldrin et Collins rencontrent le président américain Barack Obama à la Maison-Blanche[290]. « Nous nous attendons à ce qu'il y ait, au moment où nous parlons, une autre génération d'enfants qui regardent le ciel et qui seront les prochains Armstrong, Collins et Aldrin », déclare Obama. « Nous voulons nous assurer que la NASA sera là pour eux quand ils voudront faire leur voyage »[291]. Le 7 août 2009, une loi du Congrès décerne aux trois astronautes d'Apollo 11, ainsi qu'à John Glenn, la médaille d'or du Congrès, la plus haute récompense civile des États-Unis[292]. Le projet de loi est parrainé par le sénateur de Floride Bill Nelson et le représentant de Floride Alan Grayson[293].
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+Le 10 juin 2015, le membre du Congrès Bill Posey présente la résolution H.R. 2726 à la 114e session de la Chambre des représentants des États-Unis, ordonnant à la Monnaie des États-Unis de concevoir et de vendre des pièces commémoratives en or, en argent et plaquées pour le 50e anniversaire de la mission Apollo 11. Le 24 janvier 2019, la Monnaie publie sur son site web les pièces commémoratives du 50e anniversaire d'Apollo 11[294],[295].
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+Un film documentaire, Apollo 11, avec des images restaurées de l'événement de 1969, est présenté en première en IMAX le 1er mars 2019, et largement dans les salles de cinéma le 8 mars[296],[297].
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+Le Musée national de l'air et de l'espace de l'Institut Smithsonian et la NASA parrainent le « Festival Apollo 50 » sur le National Mall à Washington D. C. Ce festival de trois jours (du 18 au 20 juillet) en plein air présente des expositions et des activités pratiques, des spectacles en direct et des conférenciers tels qu'Adam Savage et des scientifiques de la NASA[298],[299].
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+Dans le cadre du festival, une projection de la fusée Saturn V de 111 mètres de haut est présentée sur la face est du Washington Monument de 169 mètres de haut, du 16 au 20 juillet, de 21 h 30 à 23 h 30 (EDT). Le programme comprend également un spectacle de 17 minutes qui combine une vidéo en mouvement projetée sur le Washington Monument pour recréer le montage et le lancement de la fusée Saturn V. La projection est accompagnée par une reconstitution de 12 mètres de large de l'horloge du compte à rebours du Centre spatial Kennedy et par deux grands écrans vidéo montrant des images d'archives pour recréer le temps qui a précédé l'atterrissage. Il y a eu trois représentations par nuit les 19 et 20 juillet, la dernière ayant eu lieu samedi, légèrement retardée pour que la partie où Armstrong pose le pied sur la Lune pour la première fois se produise exactement 50 ans après l'événement réel[300],[301].
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+Le 19 juillet 2019, le Google Doodle rend hommage à l'atterrissage d'Apollo 11, avec un lien vers une vidéo animée de YouTube avec voix off de l'astronaute Michael Collins[302],[303].
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+Les fils d'Aldrin, Collins et Armstrong sont accueillis par le président Donald Trump dans le bureau ovale[304],[305].
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+Les astronautes ont des kits de préférences personnelles (PPK), de petits sacs contenant des objets personnels importants qu'ils veulent emporter avec eux pendant la mission. Cinq PPK de 0,23 kg chacun sont transportés sur Apollo 11 : trois (un pour chaque astronaute) sont rangés sur Columbia avant le lancement, et deux sur Eagle.
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+Le PPK de Neil Armstrong, rangé dans le module lunaire, contient un morceau de bois provenant de l'hélice gauche du Wright Flyer des frères Wright de 1903 et un morceau de tissu de son aile, ainsi qu'une épingle d'astronaute sertie de diamants, donnée à l'origine à Slayton par les veuves de l'équipage d'Apollo 1. Cette épingle est destinée à être utilisée lors de cette mission, mais à la suite de l'incendie désastreux de la rampe de lancement et des funérailles qui ont suivi, les veuves ont donné l'épingle à Slayton. Armstrong l'emporte avec lui sur Apollo 11.
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+La charge utile du vaisseau comprend également 450 médaillons Robbins de la mission, portant sur l'avers le logo d'Apollo 11 et sur le revers des données de la mission[306],[307].
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