Az Apollo–9 (NASA kódja szerint: AS-504) az amerikai Apollo-program harmadik emberes űrrepülése volt, és a Saturn V óriásrakéta második indítása emberekkel a fedélzetén. A repülés fő célja a holdkomp személyzetes űrrepülésének kipróbálása volt, míg másodlagos célt jelentett a holdsétákra kifejlesztett űrruha és létfenntartó rendszer (PLSS – Portable Life Support System – Hordozható Életfenntartó Rendszer) kipróbálása, valamint a parancsnoki űrhajó, elsősorban annak SPS hajtóművének további tesztelése. Az Apollo-programban a végrehajtás módját tekintve végül az ún. LOR koncepció mellett döntött a NASA, amelynek lényege két különálló űrhajó indítása volt, amelyek egyikének csak annyi feladata volt, hogy leszálljon a Holdon, majd felszálljon onnan. Ez megoldott minden korábbi méret- és súlyproblémát, ám leszállás kulcsa egy minden előzményt nélkülöző űrhajó, a holdkomp lett. Hosszas – hét éves fejlesztési folyamat – végén elkészült egy kipróbálható prototípus a Grumman Aircraft műhelyében, és az Apollo–9 feladata ennek teljes körű berepülése lett. Ennél a kísérletnél alkalmazták először a teljes űrhajósrendszert: parancsnoki kabint, műszaki egységet és a holdkompot, valamint a Saturn V óriásrakétát, igaz, csak Föld körüli pályán.
A repüléshez Deke Slayton, a NASA repülőszemélyzetekért felelős igazgatója Jim McDivitt parancsnokot, Dave Scottot mint a parancsnoki egység pilótáját és Rusty Schweickart holdkomppilótát jelölte meg legénységként, azonban ez sem volt ilyen egyértelmű, magától értetődő folyamat. A NASA eredeti terveiben az Apollo–8 volt a holdkomp emberrel való berepülésének kijelölt küldetése, amelyre a McDivitt–Schweickart–Scott trió volt a kijelölt személyzet, ám a CIA sugallatára az Apollo–8 repülést teljesen áttervezték, mivel a Szovjetunió is 1968 decemberére akarta megpróbálni a maga holdrepülését. Elvben élt az a Slayton által felállított alapelv, hogy minden legénységnek tudnia kellett repülnie bármilyen feladatot, így a McDivitt-legénység elő is lépett az első holdutazás esélyesévé, azonban a parancsnok lényegében visszautasította a lehetőséget, amikor Slayton felajánlotta neki(k) azt. Tette ezt arra való hivatkozással, hogy mint a NASA gyártóhelyekre kijelölt és kiküldött legénységének, annyi munkájuk feküdt már a holdkomp fejlesztésében, hogy egyrészt nekik volt a legnagyobb tudásuk ebben a témában, másrészt ők is ezt a feladatot favorizálták szemben egy egyébként történelmi út lehetőségével. Így McDivitték egy repülést elcsúsztatva az Apollo–9-re kaptak jelölést.
A repülés 1969. március 3-án 11:00:00-kor (16:00:00 UTC) startolt el Floridából, hogy kb. 10 nap alatt kipróbálják a holdkompot. A start tökéletes volt (némi pogo oszcilláció azért fellépett a Saturn V emelkedése közben), majd a program során először hajtották végre az űrhajósok életben a „helyzetváltoztatás, dokkolás és kihúzás” nevű manővert, vagyis váltak le a rakétafokozatról, fordultak vissza az űrhajóval, hogy összekapcsolódjanak a fokozatban ülő holdkomppal, és kihúzzák a tartórekeszéből. Ezt követően különböző konfigurációban hajtóműmanőverek következtek, előbb a parancsnoki űrhajó SPS hajtóművével, aztán a holdkomp leszálló hajtóművével. Ezután a parancsnok és a holdkomppilóta átköltöztek a holdkompba, ám Schweickartot elfogta az űrbeli mozgásbetegség, amely nála többszöri hányásban nyilvánult meg. Emiatt kissé át kellett alakítani a programot. Újabb újdonságként következhetett az űrruha és a hátizsákba épített PLSS kipróbálása, ehhez páros űrsétát hajtottak végre, a holdkomppilóta a holdkompból, a parancsnoki pilóta a parancsnoki egységből emelkedett ki az űrbe, bár az eredetileg tervezett egyik űrhajóból a másikba való külső átszállást nem hajtották végre. Végül következhetett a fő célkitűzés, a holdkomp önálló berepülése. Ehhez előbb szétváltak az űrhajók, majd a leszállófokozat hajtóművével végeztek pályakorrekciókat, végül 185 kilométerre eltávolodva egymástól. Ezt követően leválasztották a holdkomp leszállófokozatát, és a felszállófokozat hajtóművével végeztek ismét pályakorrekciókat, amellyel a két űrhajó újra megközelítette egymást, végül újra össze is dokkoltak. Ezzel a holdkomp próbái sikeresen le is zajlottak.
Végül 10 nap 1 óra és 1 perc repülés után az Apollo–9 sikeres programot teljesítve leszállt az Atlanti-óceánra Puerto Rico közelében, ahol az USS Guadalcanal hadihajó várta.
Előzmények
Az 1950-es évek végén kibontakozó űrverseny kezdetén a Szovjetunió előnyre tett szert az űrteljesítmények terén az Egyesült Államokkal szemben, ezért az USA vezetői úgy határoztak, hogy életre hívnak egy programot, amellyel a szovjetek elé vághatnak. Eladdig a szovjetek olyan teljesítményekkel rukkoltak elő, mint az első műhold feljuttatása, majd az első ember feljuttatása a világűrbe amivel megingathatatlan vezető szerepet szerzett, így egy elképzelhetetlenül nagy vállalással lehetett ezt felülírni. Az Apollo-programot 1961. május 25-én jelentette be John F. Kennedy elnök az amerikai kongresszus előtt mondott beszédében azzal a céllal, hogy az amerikaiak embert juttatnak a Holdra. A feladatot a NASA kapta, amelynek szakemberei ki is dolgozták a Hold elérésének módszerét. Az idő előrehaladtával ez folyamatosan változott: előbb a direkt leszállás módszere volt kitűzve, amelyet felváltott az ún. EOR (Earth Orbit Rendezvous – Randevú Föld körüli pályán) módszer, végül pedig lefektették az ún. LOR (Lunar Orbit Rendezvous – Hold körüli pályán végrehajtott randevú) koncepcióját. Az elgondolások között a felküldendő tömeg volt a lényegi különbség. Az elsőnél egy gigantikus tömegű rakéta szállt volna fel, majd eljutván a Holdhoz le a holdfelszínre és vissza. A második már annyit enyhített ezen, hogy a gigantikus feljuttatandó tömeget több „csomagban” juttatta volna fel Föld körüli pályára, ahol összedokkolgatva őket, indulhatott volna az expedíció a Holdra. A harmadik pedig azt a forradalmi újítást hozta el, hogy két külön űrhajót vizionált, egyet amelyikben a holdutazók eljutnak a Holdig, majd vissza a Földre és egy másikat, amelyet csak a holdi leszállásra és felszállásra használnak. Ezzel meg lehetett takarítani azt a jelentős tömeget, amely a hazajutáshoz szükséges hajtóanyag kényszerű Holdra juttatásával, majd onnan való felszállításával járt volna. Ez utóbbi koncepció kijelölte a fejlesztési irányokat is: kell egy nagyobb és egy kisebb űrhajó, egy anyaűrhajó és egy holdkomp.
A koncepció birtokában a NASA megtervezte a Holdra jutáshoz szükséges állomásokat és az azokat teljesítő űrrepüléseket is, amelyeket egy ABC sorrendbe szervezett táblázatban foglalt össze. Ennek keretében az A jelű repülés volt a leendő anyaűrhajó automata berepülése, a B jelű repülés a holdkomp automata berepülése, majd a C jelű repülés az anyaűrhajó emberekkel való szűzrepülése, végül pedig az utolsó próbarepülés, a D jelet kapta, amely a holdkomp emberekkel való berepülését foglalta magába. A verseny tempója által diktálva a NASA ezeket rohamtempóban próbálta teljesíteni. Az első repüléseket 1966 vége előtt kívánta teljesíteni a NASA, amelyhez egyrészt kijelölték a hamarabb készen álló, kisebb – de még elégséges teljesítményű – Saturn IB rakétát, illetve kettéosztották az anyaűrhajó fejlesztését egy Block I jelű előszériára, amely még nem kapott meg minden képességet, de Föld körüli pályán való berepülésre teljesen alkalmas volt (egyedül a holdkomppal való csatlakozásra hivatott dokkolószerkezet és randevúradar (illetve ezek kapcsolódó berendezései) hiányoztak belőle, valamint egy Block II jelű teljes értékű második szériára. Az első berepülést a Block I-gyel kívánták megvalósítani. Ennek startját kisebb csúszások után 1967. február 21-re tűzték ki. Ezt követhette a többi repülés, elsősorban a holdkomp automata üzemmódú próbája.
A holdkomp fejlesztése
Az egész holdprogram kulcsa – mint hardver részegység – a holdkomp volt, hiszen a feljuttatandó tömeg drasztikus csökkentését jelentő LOR koncepció fő újítása abban állt, hogy egy kicsi, csak a holdi le- és felszállásra alkalmas űrhajót kell küldeni a holdfelszínre. Míg azonban a rakéták, vagy a holdűrhajó tekintetében számos előzmény volt a NASA kezében, azzal már meglevő tapasztalatokra építkezhettek, addig ez az űrhajóegységet minden előzmény nélkül, a semmiből kellett létrehozni.
Az űrhajó tervezése az összes részegység közül utolsóként indult – tekintve, hogy maga az űrhajó szükségessége is csak akkor merült fel, amikor a koncepciót is kiválasztották –, a NASA csak 1962 júliusában hirdette meg a tervezésre és építésre szóló tendert. A tenderre 12 céget hívtak meg, amelyet aztán a Grumman Aircraft nyert meg fővállalkozóként – négy másik alvállalkozó bevonása mellett. A tervezést a Grumman egyik vezető mérnöke, Thomas J. Kelly vezette.
A tervezés során a holdkomp ment keresztül a legnagyobb változáson. A legelső verzióban a holdkomp erősen hasonlított a parancsnoki egységre (kúp alakú kabin egy hengeres leszálló, műszaki egység tetején. Azonban az így megszületett tervbeli áreszköz tömege meghaladta a súlylimitet és innentől kezdve ez a probléma lett a vezérmotívuma a tervezésnek: a holdkomp tömegét csökkenteni kell. A második verzió egy helikopterre emlékeztető kabint kapott, nagy hajlított üvegfelületekkel és ülő űrhajósokkal, ám épp a kilátást biztosító üvegfelületek bizonyultak túl nehéznek. Ezt követően újabb és újabb újratervezések és verziók következtek. A három lábat felváltotta a négy, behajtható láb, majd elhagyták az üléseket, az űrhajósokat felállították – a szemüket közelebb vitték az ablakhoz, így azokat le lehetett kicsinyíteni –, sokkal kisebb ablakokat építettek be. Probléma volt a hajtóművekkel is. Eredetileg a Rocketdyne tervezte őket, majd 1965-ben áttették a tervezést Space Technology Laboratories-hoz. Az áramellátást eredetileg ugyanúgy üzemanyagcellák biztosították volna, mint a parancsnoki egységnél, ám később ezt elvetették és akkumulátorokra bízták az energia ellátást. A változtatások még az űreszköz nevét is érintették. Eredetileg a holdkomp a LEM (Lunar Excursion Module – Holdi Kiránduló Modul) jelet kapta, amit 1966 júniusában LM-re (Holdmodul) egyszerűsítettek, tartva attól, hogy a kiránduló kifejezés profánul cseng a közvélemény szemében.
A fejlesztések egyre csak csúsztak, olyannyira, hogy a tervezett időre nem állt készen a holdkomp a tesztrepülésre. Végül azonban kialakult a végleges dizájn. A holdkomp két részből állt. Alul helyezkedett el a leszállófokozat, amely a lábakat, a leszálló hajtóművet (a világ első szabályozható tolóerejű és újraindítható rakétahajtóművét), a leszálláshoz szükséges hajtóanyagot fogadta magába egy nyolcszögletű szerkezetben. A leszállás után a fokozat átalakult indítóállvánnyá és róla startolt a hazafelé tartó űrhajórész, a felszállófokozat. Felül helyezkedett el a felszállófokozat, amelyben helyezkedett el az utaskabin, az irányító és létfenntartó berendezésekkel, valamint a felszálló hajtómű és a szükséges hajtóanyag. Az űrhajósok kaptak egy külön szerkezetet az LLTV-t (Lunar Landing Training Vehicle – Holdra Szálló Gyakorló Jármű) a földi repülési szimulációkra, ám az igazi próbákat csak az űrben lehetett elvégezni. Erre ember nélkül az Apollo–5-t jelölték ki, emberrel pedig az Apollo–9-et.
Kezdeti tesztek
Ahogy a NASA sorra befejezte a fejlesztéseit, tért át a tesztfázisra, mikor kipróbálta a vadonatúj eszközeit és igazolta, hogy az elméletben, tervasztalon létrehozott hardver képes lesz eljutni a sorba. A repülési sorrend már a program kezdetétől ismert volt: előbb az űrhajó automata üzemmódban való berepülése, majd a holdkomp ugyanezen módon való kipróbálása következett, utána pedig ugyanez emberekkel.