náhled|Astronaut Buzz Aldrin a jeden z přístrojů EASEP, v pozadí lunární modul, expedice Apollo 11
náhled|Fotografie Země pořízená 7. prosince 1972 posádkou Apolla 17 ze vzdálenosti 29 tisíc kilometrů Program Apollo, probíhající v letech 1961–1972, byl americký program pilotovaných kosmických letů realizovaný Národním úřadem pro letectví a kosmonautiku (NASA). Jeho cílem bylo přistání lidí na Měsíci a jejich návrat na Zemi. Tohoto cíle bylo poprvé dosaženo v roce 1969.
Program Apollo byl připravován koncem 50. let 20. století jako nástupce programu Mercury, prvního amerického programu pilotovaných letů. Poté, co prezident John Fitzgerald Kennedy 25. května 1961 vyhlásil národním cílem přistání lidí na Měsíci a jejich bezpečný návrat na Zem do konce desetiletí, získal program Apollo konkrétní směr.
Kennedyho úkol splnil let Apolla 11, když astronauti Neil Armstrong a Buzz Aldrin 20. července 1969 v lunárním modulu své lodi přistáli na Měsíci a 21. července vystoupili na jeho povrch, zatímco Michael Collins na ně čekal ve velitelském modulu na oběžné dráze Měsíce. Všichni tři se v Apollu 11 bezpečně vrátili k Zemi a 24. července 1969 přistáli v Tichém oceánu. Na Měsíci přistálo pět dalších misí programu Apollo, poslední v prosinci 1972. V těchto šesti vesmírných letech se celkem dvanáct astronautů prošlo po Měsíci a stali se tak jedinými lidmi, kteří navštívili jiné vesmírné těleso.
V roce 1961, kdy byl stanoven cíl programu, americké pilotované lety teprve začínaly – proběhl pouze jeden suborbitální let v rámci programu Mercury (Mercury-Redstone 3). Před lety k Měsíci doběhl program Mercury – krátkodobé lety v jednomístné kosmické lodi. V programu Gemini si Američané nacvičili manévrování, navigaci a spojování kosmických lodí, výstupy do vesmíru a vyzkoušeli delší (dvoutýdenní) pobyt lidí ve vesmíru. Paralelně sondy programů Ranger, Surveyor a Lunar Orbiter prozkoumaly a zmapovaly Měsíc.
Základním technickým prostředkem programu byla kosmická loď Apollo, vynášená do vesmíru nosnými raketami Saturn IB a Saturn V z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě v USA.
Program Apollo byl úspěšný navzdory dvěma velkým nehodám. Při první roku 1967 během předstartovních zkoušek shořela loď Apollo 1 i se třemi astronauty na palubě. Při druhé roku 1970 během letu Apolla 13 k Měsíci vybuchla jedna z nádrží s kyslíkem a vážně poškodila loď. S použitím zdrojů lunárního modulu se astronautům podařilo po obletu Měsíce bezpečně přistát na Zemi.
Další využití raket Saturn a lodí Apollo po skončení letů k Měsíci bylo zkoumáno ve studiích projektu Apollo applications, které vyústily v program Skylab v letech 1973–1974. V něm raketa Saturn V vynesla na oběžnou dráhu Země vesmírnou stanici Skylab, na niž astronauti létali upravenými loděmi Apollo. Loď Apollo byla použita i při sovětsko-americkém letu Sojuz-Apollo roku 1975.
Lety k Měsíci programu Apollo přinesly nová prvenství v pilotovaných letech do vesmíru. Zůstaly jedinými pilotovanými lety mimo nízkou oběžnou dráhu Země; Apollo 8 byl první pilotovaný let, který dosáhl oběžné dráhy jiného nebeského tělesa; Apollo 17 bylo poslední misí na Měsíci a posledním letem mimo nízkou oběžnou dráhu Země. Program urychlil technologický pokrok v mnoha oblastech souvisejících s raketovou techniku a pilotovanými kosmickými lety, včetně letectví, telekomunikací a výpočetní techniky.
Vznik a koncepce Stanovení cíle Program Apollo byl připravován na přelomu 50. a 60. let 20. století jako následník programu Mercury. Zatímco kosmická loď Mercury byla jednomístná a schopná pouze krátkodobého letu na nízké oběžné dráze Země, uvažovaná loď Apollo měla být dostatečná k dopravě tří astronautů až k Měsíci, případně i na jeho povrch. Nový program pojmenoval manažer Národního úřadu pro letectví a kosmonautiku (NASA) Abe Silverstein po starořeckém bohu Apollónovi.Murray, Cox, s. 55. Zatímco NASA pokračovala v plánování programu Apollo, finance pro něj byly, kvůli slabé podpoře pilotovaných kosmických letů ze strany tehdejšího prezidenta Eisenhowera, uvolňovány jen pomalu.Murray, Cox, s. 60.
V listopadu 1960 byl John Fitzgerald Kennedy zvolen prezidentem Spojených států po agresívní protisovětské kampani, slibující mimo jiné obnovení americké nadřazenosti na poli výzkumu vesmíru. Zavázal se získat vůdčí pozici bez podmínek a vytáček, udělat Spojené státy „ne ,první, jestliže‘, ne ,první, ale‘, ani ,první, když‘, ale ,první‘ a hotovo“ (), Navzdory své předvolební rétorice s konkrétními rozhodnutími ohledně vesmírného programu nespěchal. Věděl jen málo o technických detailech programu a vyhýbal se velkým finančním závazkům, které vyžadovala příprava pilotovaných letů na Měsíc. Když jím jmenovaný nový ředitel NASA James Webb požádal o 30% zvýšení rozpočtu, Kennedy podpořil urychlení vývoje nosných raket, ale rozhodnutí o celkové koncepci odložil.Beschloss, s. 55.
Dne 12. dubna 1961 jako první člověk vzlétl na oběžnou dráhu Země sovětský kosmonaut Jurij Gagarin a americká prestiž i pocit nadřazenosti dostaly velkou ránu. Na setkání výboru Kongresu pro vědu a vesmír den po Gagarinově letu řada účastníků slíbila podpořit nové vesmírné programy."Discussion of Soviet Man-in-Space Shot," Hearing before the Committee on Science and Astronautics, U.S. House of Representatives, 87th Congress, First Session, April 13, 1961. Kennedy však zachovával opatrnost.Sidey, s. 114.
O několik dní později, 20. dubna, Kennedy požádal viceprezidenta Johnsona o zhodnocení amerického vesmírného snažení a programů, které by Spojeným státům daly možnost dohnat a předehnat Sovětský svaz. Johnson po týdnu přišel se závěrem, že Spojené státy mohou dosáhnout vůdcovství, pokud vynaloží dostatečné úsilí. Dospěl k závěru, že přistání na Měsíci je dostatečně daleko v budoucnosti a dostatečně obtížné, aby ho mohly Spojené státy dosáhnout první.
náhled|Prezident Kennedy v řeči před Kongresem vyhlašuje dosažení Měsíce za národní cíl Spojených států Dne 25. května 1961 Kennedy ohlásil svou podporu programu Apollo v řeči před Kongresem:
Cíl vyhlášený Kennedym byl ambiciózní – ke dni prezidentovy řeči pobýval ve vesmíru dosud pouze jeden Američan (Alan Shepard), a to méně než měsíc předtím a pouze na několik minut při suborbitálním letu. Dokonce i někteří zaměstnanci NASA pochybovali o splnitelnosti závazku.
Vyslání lidí na Měsíc do konce 60. let si vyžádalo rozsáhlý vzestup technologické tvořivosti a masivní soustředění zdrojů (24 miliard dolarů). Na vrcholu aktivit spojených s programem Apollo se na něm podílelo na 400 tisíc zaměstnanců ve 20 tisících podnicích a univerzitách. Během 60. let se podstatným způsobem rozšířila i americká vesmírná agentura realizující program – NASA. Skupina NASA pro řízení pilotovaných programů v Langleyho výzkumném středisku se přestěhovala do texaského Houstonu, kde vznikl nový rozsáhlý vědecký komplex – dnešní Johnsonovo vesmírné středisko.
Koncepce misí
Jakmile Kennedy definoval cíl kosmického programu, NASA začala zvažovat způsoby jeho naplnění. Snažila se přitom minimalizovat riziko pro astronauty i náklady či technickou náročnost letů. Vybírala ze čtyř možných variant:
náhled|vlevo|Raný návrh Apolla v koncepcích přímý let, nebo setkání na oběžné dráze Země, 1961 Přímý let (): kosmická loď letí přímo na Měsíc jako celek, na něm přistane a návratová část se vrátí na Zem. Potřebná mimořádně silná nosná raketa byla vyvíjena pod názvem Nova. Setkání na oběžné dráze země (): Několik raket vynese části kosmické lodi, kabinu posádky, motory, palivo, které astronauti na oběžné dráze sestaví dohromady a vydají se k Měsíci, přistanou na něm a s návratovou částí se vydají zpět. Setkání na povrchu Měsíce (): První nosná raketa vynese loď se zásobami paliva, která přistane na Měsíci. Astronauti přiletí za ní a přečerpané palivo použijí pro návrat. Setkání na oběžné dráze Měsíce (): jedna nosná raketa (pozdější Saturn V) vynese modulární kosmickou loď. Na Měsíci nepřistane celá loď, ale pouze část – lunární modul, zatímco velitelský modul počká na oběžné dráze Měsíce. Po znovuspojení je lunární modul odhozen a na Zem se vrátí astronauti ve velitelském modulu. V této variantě by na Měsíci přistála jen relativně malá část kosmické lodi a ještě menší odstartovala z měsíčního povrchu.
náhled|Raný koncept lunárního modulu, cca 1962 Začátkem roku 1961 měl přímý let nejsilnější podporu uvnitř NASA. Mnoho odborníků se obávalo i setkávacího manévru, natožpak spojování lodí, i kdyby mělo být uskutečněno na oběžné dráze Země. Setkání a spojení na oběžné dráze Měsíce považovali za vyloženě hazardní. Nicméně skupina kolem Johna Houbolta v Langleyho výzkumném středisku zdůrazňovala významnou úsporu hmotnosti kosmické lodě ve variantě LOR. Během roku 1960 a první poloviny následujícího roku Houbolt urputně, ale bezúspěšně, bojoval za setkání na oběžné dráze Měsíce.Brooks, Grimwood a Swenson Jr., s. 71.
Zlom přineslo až ustanovení Golovinova výboru v červenci 1961. Výbor měl doporučit nosič, ale uznal, že výběr nosné rakety závisí na architektuře mise. Nakonec doporučil kombinaci EOR a LOR přístupu, čímž se setkání na oběžné dráze Měsíce konečně vymanilo z postavení okrajového návrhu skupinky nadšenců. Na přelomu let 1961/1962 si získalo podporu mezi osazenstvem pracovní skupiny pro řízení pilotovaných letů v Langleyho výzkumném středisku, právě tehdy transformované ve Středisko pilotovaných letů v Houstonu.Hansen, s. 24 Inženýrům z Marshallova střediska vesmírných letů trvalo déle, než přijali koncepci LOR (oficiálně ji podpořil Wernher von Braun až na tiskové konferenci v červnu 1962). NASA formálně rozhodla ve prospěch mise typu LOR 11. července 1962. Historik James Hansen k tomu poznamenal:
Koncepce LOR měla tu výhodu, že lunární modul mohl být použit jako záchranný člun v případě selhání velitelského modulu. To se stalo při letu Apolla 13, kdy výbuch kyslíkové nádrže připravil velitelský modul o elektrickou energii. Zdroje lunárního modulu – pohon, elektrická energie a podpora života – umožnily bezpečný návrat posádky.
Kosmická loď náhled|vlevo|Nahoře kosmická loď Apollo (vlevo servisní/velitelský, vpravo hranatý lunární modul) ve srovnání s menší lodí Gemini a malou Mercury. V odlišném měřítku jsou zobrazeny jejich nosné rakety: zleva Saturn V, Titan 2 (pro Gemini) a Atlas D (pro Mercury).
Předběžné studie lodi Apollo ji modelovaly jako trojmístný velitelský modul doplněný několika servisními moduly s pohonem a zdroji elektrického proudu. Předpokládalo se její využití v různorodých misích – letech k vesmírné stanici, obletu Měsíce, nebo návratu na Zemi z povrchu Měsíce. Poté, co se přistání na Měsíci stalo oficiálním cílem, byla rozpracována koncepce velitelského/servisního modulu (CSM, ), ve kterém posádka doletěla na Měsíc, a po startu z Měsíce se v něm vrátila na Zemi, přičemž ještě větší další pohonný modul byl potřeba pro přistání na Měsíci.
Výběr „setkání na oběžné dráze“ jako konceptu letu změnil úlohu CSM v „měsíční tahač“, přičemž pro přistání na Měsíci a návrat k CSM použila posádka nově přidaný dvoumístný lunární modul (LM, ).
náhled|vpravo|Velitelský a servisní modul Apolla 15 na oběžné dráze Měsíce Velitelský modul (CM, Command Module) měl tvar kužele s výškou 3,66 metru, největším průměrem 3,9 metru a hmotností 5,5 tun. Na vrcholu kabiny byl průlez o průměru 736 mm. Posádka do velitelského modulu nastupovala dalším průlezem, ve kterém bylo okno. Na stěnách kabiny se nacházela další čtyři okna. Kabina obsahovala tři křesla pro posádku, modul byl vybaven i částí manévrovacích motorků systému RCS (Reactive Control System), který zajišťoval stabilizaci a orientaci lodě, a palubním počítačem. Velitelský modul byl jedinou částí lodi, která byla vybavena tepelným štítem, protože jako jediná část se vracela skrz zemskou atmosféru a přistávala v moři.