«Аполло́н-16» (англ. Apollo 16) — десятый пилотируемый космический корабль в рамках программы «Аполлон», пятая высадка людей на Луну. Первая посадка в горной местности, на плоскогорье неподалёку от кратера Декарт. Это была вторая, после Аполлона-15 Джей-миссия (англ. J-mission) с акцентом на научные исследования. Командир экипажа Джон Янг и пилот лунного модуля Чарльз Дьюк провели на Луне почти трое суток — 71 час. Они совершили три поездки на «Лунном Ровере-2», общей протяжённостью 26,7 километра. Три выхода на поверхность Луны продолжались в общей сложности 20 часов 14 минут. Было собрано и доставлено на Землю 95,8 килограмма образцов лунной породы. В ходе этой экспедиции был установлен рекорд скорости передвижения по Луне на Лунном автомобиле — 18 км/ч.

Экипаж:

• Джон Янг — командир
  
• Томас Маттингли — пилот командного модуля
  
• Чарльз Дьюк — пилот лунного модуля
  

В процессе подготовки космического корабля к старту несколько раз возникала необходимость замены отдельных систем и узлов. В середине ноября 1971-го было решено заменить все три основных парашюта командного модуля из-за того, что в августе при посадке «Аполлона-15» один из них не раскрылся, и корабль садился на двух парашютах. 13 декабря 1971 года связка ракета-носитель Сатурн V — «Аполлон-16» была перевезена из здания вертикальной сборки на стартовую площадку 39-А. Однако последующие испытания привели к разрушению одной из тефлоновых камер самовоспламеняющегося топлива для двигателей системы ориентации командного модуля. Поскольку в ходе испытаний использовался гелий, а не реальное топливо, ущерб был не очень велик. Но топливную камеру нужно было заменить, а для этого требовалось снять теплозащиту командного модуля. В это же время, в ходе испытаний, связанных с будущей орбитальной станцией «Скайлэб», были выявлены существенные дефекты, из-за которых не работали пирошнуры. Точно такой же пирошнур был установлен на «Аполлоне-16» для разделения лунного и командно-служебного модулей перед возвращением на Землю. Его также необходимо было заменить. В результате, впервые за всё время осуществления программы «Аполлон» было принято решение возвратить ракету-носитель со стартовой площадки в здание вертикальной сборки, а запуск, запланированный на 17 марта 1972 года, отложить. Обратная транспортировка состоялась 27 января 1972-го. Командно-служебный модуль был демонтирован и после всех замен снова водружён на своё место на вершине ракеты. 9 февраля «Аполлон-16» был окончательно установлен на стартовом столе. Следующее после 17 марта «окно» для запуска открывалось 16 апреля, далее — 14 мая.

В день запуска «Аполлона-16», 16 апреля 1972 года, первым в кабину корабля поднялся пилот командного модуля из дублирующего экипажа Стюарт Руса. В его обязанности входила проверка и, при необходимости, установка в нужное положение всех до единого переключателей на главной панели управления. В шпаргалке-инструкции всё, что ему необходимо было проделать, было расписано по 454 пунктам.

Примерно за три часа до старта свои места заняли члены основного экипажа. Командир Джон Янг — в левом кресле, пилот командного модуля Кен Маттингли — в центре, пилот лунного модуля Чарльз Дьюк — справа. Старт «Аполлона-16» с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида состоялся 16 апреля 1972 года в 17:54:00 UTC. Через 12 минут корабль вышел на расчётную околоземную орбиту. Далее в течение почти двух витков астронавты проверяли основные системы. На ночной стороне планеты они наблюдали грозы и лесные пожары в Африке.


Через 2 часа 33 минуты после старта был включён двигатель третьей ступени. Он отработал почти 6 минут, 341,9 секунды. «Аполлон-16» перешёл на траекторию полёта к Луне. Скорость корабля в этот момент составила 10,1 км/сек. Ещё через 25 минут астронавты начали перестроение отсеков — манёвр, когда командно-служебный модуль отходит от третьей ступени, в верхней части которой находится лунный модуль, разворачивается в автоматическом режиме на 180°, стыкуется с лунным модулем и затем вытаскивает его из третьей ступени. По завершении разворота командно-служебный модуль находился примерно в 15 метрах от лунного модуля. Неожиданно для себя астронавты увидели вокруг третьей ступени и лунного модуля довольно плотное облако мельчайшего мусора. Для сближения на 4 секунды были включены двигатели системы ориентации служебного модуля. Но этого оказалось недостаточно. Потребовались ещё два очень коротких дополнительных включения, менее одной секунды каждое. Во время отхода от третьей ступени и разворота астронавтам не было слышно работы двигателей системы ориентации служебного модуля. Однако, когда расстояние между модулями сократилось до трёх метров, звук реактивных струй, ударяющих по обшивке лунного модуля, стал отчётливым. Астронавты увидели в иллюминатор летящие крупные хлопья и поток частиц коричневого цвета. Это разрушалась краска на кремнийорганической основе, которая была дополнительным средством теплоизоляции лунного модуля на случай, если корабль был бы запущен на сутки позже, и, соответственно, Солнце стояло бы на Луне выше над горизонтом. После стыковки на обшивке верхней части взлётной ступени лунного модуля были видны следы облетевшей краски. Кусочки и мелкие частицы краски окружали корабль вплоть до момента расстыковки на лунной орбите. Примерно через час после того, как экипаж доложил в Центр управления полетами в Хьюстоне о проблеме с частицами мусора, он получил инструкцию перейти в Лунный Модуль для его первого осмотра. Джон Янг и Чарльз Дьюк открыли переходной туннель и перешли в «Орион». Все системы корабля работали нормально. Никаких утечек в системах основного двигателя или двигателей системы ориентации не было. Через несколько минут астронавты вернулись в командный модуль. Второй осмотр лунного модуля был проведён на вторые сутки полёта. В ходе него предусматривались уборка корабля и проверка систем связи. Внутри лунного модуля было чисто, если не считать пары маленьких винтиков, которые проплыли мимо Янга и Дьюка и были ими немедленно собраны.

В самом начале третьих суток полёта Янг, Маттингли и Дьюк провели первый из двух запланированных экспериментов по наблюдению визуальных вспышек (фосфенов). Он продолжался 66 минут. (Такой же эксперимент в предыдущем полёте проводил экипаж «Аполлона-15»). Во время эксперимента Чарльз Дьюк надевал специальный шлем с нанесённой на стекло в районе глаз специальной чувствительной эмульсией для прямого измерения космических лучей, вызывающих визуальные вспышки. У Джона Янга глаза были закрыты повязкой, Кен Маттингли фиксировал результаты. Изначально предполагалось, что именно он будет в шлеме в течение всего эксперимента, но, по непонятной причине, он не видел ни одной вспышки. Маттингли стал единственным астронавтом после «Аполлона-11», который не наблюдал вспышек. Всего за 66 минут Янг и Дьюк отметили 70 вспышек. Командир наблюдал в среднем одну каждые 3,6 минуты, а пилот Лунного Модуля — одну каждые 1,3 минуты.

К этому времени космический корабль был на расстоянии примерно 291 тыс.км от Земли. Скорость аппарата постоянно уменьшалась, т.к. он ещё не достиг сферы преоблагающего воздействия Луны. Во второй половине дня Джон Янг и Чарли Дьюк вошли в лунный модуль для включения питания и проверки систем, а также для подготовки модуля к посадке. Система функционировала, как положено. Команда одела свои скафандры и отрепетировала последовательность действий в день посадки. Под конец третьего полётного дня, в 59 часов 19 минут 45 секунд полётного времени, на расстоянии 330 902 км от Земли и 62 636 км от Луны скорость корабля начала увеличиваться за счёт преобладания гравитационного поля Луны.

После пробуждения в четвёртый полётный день команда начала подготовку к манёвру, который должен был вывести аппарат на окололунную орбиту. Примерно на расстоянии 20 635 км от Луны была сброшена крышка модуля научных инструментов (Scientific Instrument Module, SIM). Примерно через 74 часа после начала миссии Аполлон-16 скрылся за Луной, потеряв прямую связь с центром управления. Двигатель командно-сервисного модуля был включен на 6 мин 15 сек, благодаря чему аппарат вышел на окололунную орбиту с периселением 108 км и апоселением 315.6 км. После выхода на лунную орбиту Янг, Дьюк и Маттингли начали подготовку к переходу на орбиту снижения. Манёвр был проведён успешно, и периселений орбиты снизился до 19.8 км. Остаток четвёртого полётного дня заняли наблюдения, подготовка к активации лунного модуля, расстыковке и посадке.

Янг, Маттингли и Дьюк продолжили подготовку к активации и отстыковке лунного модуля вскоре после пробуждения. Янг и Дьюк вошли в лунный модуль для активации и проверки систем корабля. Несмотря на вход в ЛМ на 40 минут раньше запланированного, подготовка была завершена всего на 10 минут раньше из-за многочисленных задержек. Отстыковка произошла в 96 часов 13 минут 13 секунд полётного времени. В течение двух витков Маттингли готовил командный модуль к сдвигу на круговую орбиту, а Янг и Дьюк готовили лунный модуль к снижению. Во время тестов была замечена неисправность в резервной системе управляемого двигателя командного модуля. В данном случае командный центр мог приказать экипажам модулей отменить посадку и повторно стыковаться с целью использования двигателя лунного модуля для возвращения на Землю. Однако после нескольких часов анализа данных центр управления полётами пришёл к выводу, что неисправность может быть устранена, и Янг с Дьюком могут продолжать снижение. В результате снижение началось с задержкой в 6 часов, из-за которой Янг и Дьюк начали заходить на посадку с более высокой позиции, чем предыдущие миссии, с высоты около 20.1 км. На высоте 4000 м Янг уже мог полностью видеть посадочную площадку. После включения посадочного двигателя корабль занял посадочное положение на высоте 2200 м. Лунный модуль совершил посадку на 270 метров севернее и на 60 метров западнее запланированной точки через 104 часа 29 минут 35 секунд после старта с Земли, в 2:23:35 UTC 21 апреля.


После посадки были отключены некоторые системы модуля для экономии заряда батареи. После завершения начальной настройки астронавты подготовили модуль к трёхдневному пребыванию на поверхности, сняли скафандры и провели геологический осмотр посадочной площадки, после чего приступили к своему первому лунному приёму пищи. Поев, они подготовили кабину к первому сну на поверхности. Задержка посадки потребовала существенных пересмотров графика миссии. Аполлон-16 должен был провести на один день меньше на лунной орбите после завершения исследования поверхности. Для улучшения режима сна астронавтов третий выход на поверхность решено было сократить с семи часов до пяти.

На пятый день полёта после завтрака Янг и Дьюк начали подготовку к первой внетранспортной активности (extra-vehicular activity, EVA), или попросту высадке на поверхность. После того, как астронавты одели и герметизировали скафандры, была произведена разгерметизация кабины лунного модуля. Джон Янг выбрался на "крыльцо" ЛМ, маленькую платформу над лестницей. Дьюк передал Янгу мешок с мусором, чтобы тот выбросил его на поверхность. После этого Янг спустил на поверхность мешок для переноски оборудования, необходимого на поверхности. Янг спустился по лестнице и стал девятым человеком, ступившим на Луну. Сделав первый шаг, Янг выразил свои чувства такими словами: "А вот и ты, загадочный и неизвестный Декарт. Горные равнины. Аполлон-16 изменит твой вид". Вскоре к нему спустился Дьюк, став десятым и самым молодым человеком, высадившимся на Луну. На тот момент ему было 36. Сделав первый шаг, он произнёс: "Фантастически! О, этот первый шаг на лунной поверхности восхитителен, Тони!


Первой задачей было разгрузить Лунный Ровер и другое оборудование с модуля. Задача была выполнена без происшествий, но первая поездка показала, что заднее рулевое управление не функционирует. Янг сообщил об этом в центр управления, после чего приступил к установке телевизионной камеры и флага США. Следующей задачей было развёртывание комплекта оборудования для экспериментов (Apollo Lunar Surface Experiments Package, ALSEP). При парковке ровера с установленной камерой для съёмки процесса развёртывания рулевое управление вдруг само по себе заработало. При развёртывании эксперимента по изучению тепловых потоков, который сгорел с лунным модулем Аполлона-13 и провалился во время миссии Аполлона-15, кабель ненароком обмотался вокруг ноги Янга. После развёртывания оборудования Янг и Дьюк произвели забор образцов в окрестностях модуля. Примерно через четыре часа после начала высадки астронавты отправились на ровере к первой геологической остановке - кратеру Слива диаметром 36 метров, расположенном на кольце кратера Флаг (290 метров в поперечнике). Там, на расстоянии 1,4 км от лунного модуля, Янг и Дьюк собрали образцы пород в окрестностях кратера Флаг, которые по мнению учёных проникли через верхний реголит в подстилающую формацию. В этом месте по запросу центра управления Янг подобрал самый большой камень, доставленный миссией Аполлон, брекчию, получившую название Большой Мулли в честь геолога-исследователя миссии Билла Муэльбергера. Следующей остановкой был кратер Бастер в 1,6 км от ЛМ. Тут Дьюк произвёл фотографирование окрестностей, в то время как Янг проводил развёртывание эксперимента по изучению магнитного поля. На этом этапе учёные начали пересматривать свою гипотезу о том, что Декарт был следствием прежней вулканической активности. После остановки Янг произвёл демонстрационную поездку на ровере, которую Дьюк запечатлел 16-мм кинокамерой. После завершения ещё некоторых заданий в рамках ALSEP Янг и Дьюк вернулись к ЛМ для завершения высадки. Они вошли в лунный модуль спустя 7 часов 6 минут 56 секунд после начала высадки. Они произвели герметизацию и подкачку кабины, провели получасовой брифинг с учёными в центре управления и подготовили кабину ко сну.

Вскоре после пробуждения утром шестого полётного дня, Янг и Дьюк обсудили с центром управления график на день. Основной целью второго дня высадки было посещение Каменной горы. Астронавтам предстояло взобраться по склону с уклоном в 20 градусов, чтобы попасть к массиву из пяти краторов, известному как кратеры Цинко. Ровер доставил астронавтов к кратерам, расположенным в 3,8 км от ЛМ. Находясь на высоте 152 м от подножья склона, они были выше относительно уровня лунного модуля, чем все другие миссии Аполлон. Астронавты провели забор образцов, и после 54 минут, проведённых на склоне, отправились к следующей остановке - кратеру диаметром 20 м. Там они надеялись найти материалы, которые не были загрязнены выбросами из большого кратера южнее места высадки. Следующая остановка - кратер 10 м в поперечнике, где они надеялись взять образцы формации Кэли. Пропустив одну остановку для экономии времени, они прибыли на более низкое крыло Каменной горы. Там был произведён забор образцов чёрной и белой брекчий, а также более мелких камней, богатых плагиоклазом. Также было сделано ещё две остановки для забора образцов и проведения экспериментов. По просьбе астронавтов высадка была продлена на 10 минут. После возвращения в лунный модуль и брифинга с центром управления Янг и Дьюк приготовили кабину ко сну.


Седьмой день полёта был последним днём пребывания на лунной поверхности. После третьего выхода на поверхность астронавты должны были вернуться на орбиту и присоединиться к Маттингли. Задачей высадки был осмотр кратера Северный Луч - самого большого из кратеров, которые посещали астронавты миссий Аполлон. Кратер находился в 4,4 км от лунного модуля, был 1 км в поперечнике и глубиной 230 м. Было проведено фотографирование местности и забор образцов, которые окончательно развеяли гипотезу о вулканическом происхождении кратера Декарт. Проведя 1 час 22 минуты на остановке, астронавты отправились к большому полю булыжников примерно в 0,5 км от Северного Луча. По пути они установили лунный рекорд скорости, двигаясь со склона со скоростью примерно 17,1 км/ч. Они прибыли к булыжнику высотой 3 метра, который они назвали "Камень Теней". Тут они взяли образцы затемнённой почвы. Через 3 часа 6 минут после начала выхода астронавты вернулись к ЛМ, завершили несколько экспериментов и разгрузили ровер. Недалеко от ЛМ Дьюк положил фотографию своей семьи и памятный медальон ВВС США. Янг отвёз ровер на 90 метров восточнее лунного модуля, чтобы его телевизионная камера могла наблюдать старт Аполло-16 с Луны. Общая продолжительность высадки составила 5 часов 40 минут. Астронавты загерметизировали и поддули кабину, после чего началась подготовка ко взлёту.


За 8 минут до отбытия связист Джеймс Ирвин сообщил Янгу и Дьюку, что они готовы ко взлёту. За две минуты до запуска они активировали главный правляющий переключатель и кнопку прерывания этапа, после чего ожидали зажигание взлётного двигателя. После зажигания пиропатроны отделили посадочный двигатель от взлётного, а специальные гильотины обрубили соединявшие блоки кабели. Через шесть минут после взлёта модуль вышел на лунную орбиту на скорости около 1,4 км/с. Лунный модуль успешно состыковался с командным, на котором Маттингли в течение 3 дней проводил различные наблюдения. Перед открытием люков Янг и Дьюк произвели очистку кабины, чтобы минимизировать попадение лунной пыли в командный модуль, после чего команда перенесла собранные образцы. После проведения всех операций пришло время сна.


На следующий день после завершения финальной проверки был сброшен лунный модуль. Из-за того, что некоторые переключатели в ЛМ не были активированы перед сбросом, стал невозможным удалённый запуск двигателя для сведения отработанного модуля с орбиты. ЛМ сошёл с орбиты и разбился о поверхность Луны спустя примерно год после миссии. Следующим этапом был запуск мини-спутника из инструментального отсека командного модуля. Запуск двигателя для выведения КМ на орбиту, необходимую для спутника, был отменён, из-за чего последний проработал всего около половины предполагаемого времени жизни. Менее чем через 5 часов после этого, на 65 витке вокруг Луны, главный двигатель был включен для задания курса на Землю. Несмотря на неисправность, приведшую к задержке посадки несколькими днями ранее, двигатель отработал в штатном режиме.

На расстоянии около 310 000 км от Земли Маттингли провёл выход в открытый космос для извлечения кассет с плёнками из отсека научной аппаратуры. Находясь в открытом космосе, Маттингли провёл биологический эксперимент с помощью устройства экологической оценки микробов (Microbial Ecology Evaluation Device, MEED). Данный эксперимент проводился только на Аполлоне-16. MEED содержал 798 кювет с микроорганизмами, 140 нейтральных фильтров, 28 фильтров в разных полосах пропускания, 8 записывающих термометров, один дозиметр заряженных частиц высокой энергии, 64 актинометрических кювета с фериоксалатом калия, 44 кювета с фотоплёнкой и 18 кюветов с термолюминесцентными дозиметрами. Перед завершением дня команда произвела различные задачи по содержанию космического аппарата и приняла пищу.


Предпоследний день полёта был преимущественно посвящён экспериментам, кроме периода 20-минутной пресс-конференции во второй половине дня. В ходе пресс-конференции астронавты ответили на вопросы относительно некоторых технических и нетехнических аспектов миссии, подготовленные и расставленные по приоритету журналистами, наблюдавшими за полётом в Центре пилотируемых полётов в Хьюстоне. Также астронавты подготовили корабль к предстоявшему на следующий день входу в атмосферу. В конце последнего полного дня команды Аполлона-16 в космосе аппарат находился на расстоянии около 143 000 км от Земли и приближался к ней со скоростью около 2,1 км/с.

Когда поступил сигнал к пробуждению, корабль находился на расстоянии около 83 000 км от Земли и двигался со скоростью 2,7 км/с. За 3 часа до посадки в Тихом океане команда совершила последнюю коррекцию курса, изменив скорость на 0,43 м/с. Примерно за 10 минут до входа в атмосферу командный модуль отделился от сервисного. В 265 часов 37 минут полётного времени на скорости 11 км/с Аполлон-16 вошёл в атмосферу Земли. Температура термоизоляционной обшивки капсулы достигала 2200-2480 °C. После успешного выпуска парашютов и менее чем через 14 минут после входа в атмосферу командный модуль приводнился в Тихом океане в 350 км к юго-западу от острова Рождества. Общее время миссии составило 290 часов 37 минут 6 секунд. Посадочная капсула и её экипаж были подняты и доставлены судном USS Ticonderoga.