Apolo 16

Apolo 16 fue la segunda de las misiones J del programa Apolo , caracterizada por el uso del Vehículo Lunar Explorador , una mayor capacidad científica y estancias de tres días en la superficie lunar. ^{[ 43 ]} Dado que Apolo 16 fue la penúltima misión del programa Apolo y no hubo nuevos equipos ni procedimientos importantes para probar en la superficie lunar, las dos últimas misiones (la otra fue Apolo 17 ) brindaron oportunidades para que los astronautas aclararan algunas de las incertidumbres en la comprensión de las características de la Luna. Los científicos buscaban información sobre la historia temprana de la Luna, que podría obtenerse a partir de sus antiguas formaciones superficiales, las tierras altas lunares . Expediciones anteriores del programa Apolo, incluidas Apolo 14 y Apolo 15 , habían obtenido muestras de material lunar pre- mare , probablemente arrojado desde las tierras altas por impactos de meteoritos . Estas muestras databan de antes de que la lava comenzara a ascender desde el interior de la Luna e inundar las zonas bajas y las cuencas. Sin embargo, ninguna misión Apolo había visitado realmente las tierras altas lunares. ^{[ 44 ]}

El Apolo 14 había visitado y tomado muestras de una cresta de material eyectado por el impacto que creó la cuenca de impacto de Mare Imbrium . De igual manera, el Apolo 15 también había tomado muestras de material en la región de Imbrium, visitando el borde de la cuenca. Debido a que los sitios de aterrizaje del Apolo 14 y el Apolo 15 estaban estrechamente asociados con la cuenca de Imbrium, aún existía la posibilidad de que diferentes procesos geológicos prevalecieran en áreas de las tierras altas lunares lejos de Mare Imbrium. ^{[ 44 ]} El científico Dan Milton, estudiando fotografías de las tierras altas de las fotografías del Orbitador Lunar , vio un área en la región de Descartes de la Luna con un albedo inusualmente alto que teorizó que podría deberse a roca volcánica ; su teoría rápidamente obtuvo un amplio apoyo. ^{[ 45 ]} Varios miembros de la comunidad científica notaron que las tierras altas lunares centrales se parecían a regiones de la Tierra que fueron creadas por procesos volcánicos e hipotetizaron que lo mismo podría ser cierto en la Luna. Esperaban que los resultados científicos de la misión Apolo 16 proporcionaran una respuesta. ^{[ 44 ]} Algunos científicos abogaron por un aterrizaje cerca del gran cráter Tycho , pero su distancia del ecuador lunar y el hecho de que el Módulo Lunar tendría que aproximarse por un terreno muy accidentado lo descartaron. ^{[ 46 ]}

El Comité Ad Hoc de Evaluación de Sitios Apolo se reunió en abril y mayo de 1971 para decidir los sitios de aterrizaje del Apolo 16 y 17; fue presidido por Noel Hinners de Bellcomm . Hubo consenso en que los sitios de aterrizaje finales debían estar en las tierras altas lunares, y entre los sitios considerados para el Apolo 16 estaban la región de las Tierras Altas de Descartes al oeste de Mare Nectaris y el cráter Alphonsus . ^{[ 47 ]} La considerable distancia entre el sitio de Descartes y los sitios de aterrizaje anteriores del Apolo también sería beneficiosa para la red de sismómetros , desplegada en cada misión de aterrizaje a partir del Apolo 12. ^{[ 48 ]}

En Alphonsus, se determinó que tres objetivos científicos eran de interés primordial y de suma importancia: la posibilidad de encontrar material antiguo, anterior al impacto de Imbrium, en el interior de la pared del cráter; la composición del interior del cráter; y la posibilidad de actividad volcánica pasada en el fondo del cráter, en varios cráteres más pequeños con un "halo oscuro". Sin embargo, los geólogos temían que las muestras obtenidas del cráter pudieran haber sido contaminadas por el impacto de Imbrium, lo que habría impedido que el Apolo 16 obtuviera muestras de material anterior a Imbrium. También existía la clara posibilidad de que este objetivo ya se hubiera cumplido con las misiones Apolo 14 y Apolo 15, ya que las muestras del Apolo 14 aún no se habían analizado por completo y las del Apolo 15 aún no se habían obtenido. ^{[ 48 ]}

El 3 de junio de 1971, el comité de selección de sitios decidió que la misión Apolo 16 utilizaría el sitio Descartes. ^{[ 49 ]} Tras esta decisión, el sitio Alphonsus se consideró el candidato más probable para el Apolo 17, pero finalmente fue descartado. Con la ayuda de la fotografía orbital obtenida en la misión Apolo 14, se determinó que el sitio Descartes era lo suficientemente seguro para un alunizaje tripulado. El lugar de aterrizaje específico se encontraba entre dos cráteres de impacto jóvenes, los cráteres Rayo Norte y Rayo Sur , de 1000 y 680 m (3280 y 2230 pies) de diámetro, respectivamente, que proporcionaban "perforaciones naturales" que penetraban el regolito lunar en el sitio, dejando así expuesta la roca madre que la tripulación podía muestrear. ^{[ 48 ]}  

Tras la selección, los planificadores de la misión convirtieron las formaciones Descartes y Cayley, dos unidades geológicas de las tierras altas lunares, en el principal objetivo de muestreo de la misión. La comunidad científica sospechaba ampliamente que estas formaciones se habían formado por vulcanismo lunar, pero esta hipótesis resultó ser incorrecta debido a la composición de las muestras lunares obtenidas por la misión. ^{[ 48 ]}

Además del entrenamiento habitual de la nave espacial Apolo, Young y Duke, junto con el comandante suplente Fred Haise, participaron en un extenso programa de entrenamiento geológico que incluyó varias salidas de campo para familiarizarlos con los conceptos y técnicas que utilizarían para analizar características y recolectar muestras en la superficie lunar. Durante estas salidas, visitaron y proporcionaron descripciones científicas de las características geológicas que probablemente encontrarían. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]} El piloto suplente del módulo lunar, Mitchell, no estuvo disponible durante la primera parte del entrenamiento, ya que estaba ocupado con tareas relacionadas con el Apolo 14, pero en septiembre de 1971 se unió a las salidas de campo geológicas. Antes de eso, Tony England (miembro de la tripulación de apoyo y del CAPCOM de la EVA lunar) o uno de los instructores geólogos entrenaba junto a Haise en las salidas de campo geológicas. ^{[ 53 ]}

Dado que se creía que Descartes era volcánico, gran parte de este entrenamiento se centró en rocas y características volcánicas, pero se realizaron viajes de campo a sitios con otros tipos de roca. Como Young comentó más tarde, el entrenamiento no volcánico resultó más útil, dado que Descartes no resultó ser volcánico. ^{[ 54 ]} En julio de 1971, visitaron Sudbury , Ontario, Canadá, para realizar ejercicios de entrenamiento geológico, siendo la primera vez que astronautas estadounidenses se entrenaron en Canadá. ^{[ 55 ]} La tripulación de aterrizaje del Apolo 14 había visitado un sitio en Alemania Occidental ; el geólogo Don Wilhelms relató que incidentes no especificados allí habían llevado a Slayton a descartar más viajes de entrenamiento a Europa. ^{[ 56 ]} Los geólogos eligieron Sudbury debido a un cráter de 97 km (60 mi) de ancho creado hace unos 1.800 millones de años por un gran meteorito. ^{[ 55 ]} La cuenca de Sudbury muestra evidencia de geología de cono de fractura , familiarizando a la tripulación del Apolo con la evidencia geológica de un impacto de meteorito. Durante los ejercicios de entrenamiento, los astronautas no usaron trajes espaciales , pero llevaron equipos de radio para comunicarse entre sí y con Inglaterra, practicando los procedimientos que usarían en la superficie lunar. ^{[ 55 ]} Al final del entrenamiento, las salidas de campo se habían convertido en ejercicios importantes, en los que participaban hasta ocho astronautas y decenas de personal de apoyo, atrayendo la atención de los medios. Para el ejercicio en el Sitio de Pruebas de Nevada , donde los enormes cráteres dejados por explosiones nucleares simulaban los grandes cráteres que se encuentran en la Luna, todos los participantes debían tener autorización de seguridad y un familiar directo registrado, y un sobrevuelo del CMP Mattingly requería un permiso especial. ^{[ 53 ] [ 57 ]}   

Además del entrenamiento en geología de campo, Young y Duke también se entrenaron para usar sus trajes espaciales EVA, adaptarse a la gravedad lunar reducida , recolectar muestras y conducir el Vehículo Lunar Roving. ^{[ 58 ]} El hecho de que hubieran sido reservas para el Apolo 13, planeado como una misión de alunizaje, significó que pudieron pasar alrededor del 40 por ciento de su tiempo entrenando para sus operaciones en la superficie. ^{[ 44 ]} También recibieron entrenamiento de supervivencia y se prepararon para los aspectos técnicos de la misión. ^{[ 58 ]} Los astronautas pasaron mucho tiempo estudiando las muestras lunares traídas por misiones anteriores, aprendiendo sobre los instrumentos que se llevarían en la misión y escuchando lo que los investigadores principales a cargo de esos instrumentos esperaban aprender del Apolo 16. Este entrenamiento ayudó a Young y Duke, mientras estaban en la Luna, a darse cuenta rápidamente de que las rocas volcánicas esperadas no estaban allí, aunque los geólogos en el Control de Misión inicialmente no les creyeron. ^{[ 59 ]} Gran parte del entrenamiento —según Young, 350 horas— se llevó a cabo con la tripulación usando trajes espaciales, algo que Young consideró vital, ya que permitió a los astronautas conocer las limitaciones del equipo al realizar las tareas asignadas. ^{[ 60 ]} Mattingly también recibió entrenamiento para reconocer características geológicas desde la órbita volando sobre las áreas de campo en un avión, y se entrenó para operar el Módulo de Instrumentos Científicos desde la órbita lunar. ^{[ 61 ]}

El vehículo de lanzamiento que llevó al Apolo 16 a la Luna fue un Saturno V , designado como AS-511. Este fue el undécimo Saturno V en volar y el noveno utilizado en misiones tripuladas. El Saturno V del Apolo 16 era casi idéntico al del Apolo 15. Un cambio que se realizó fue la reinstauración de cuatro retrocohetes en la primera etapa S-IC , lo que significaba que habría un total de ocho, como en el Apolo 14 y anteriores. Los retrocohetes se utilizaron para minimizar el riesgo de colisión entre la primera etapa desechada y el Saturno V. Estos cuatro retrocohetes se habían omitido del Saturno V del Apolo 15 para ahorrar peso, pero el análisis del vuelo del Apolo 15 mostró que el S-IC se acercó más de lo esperado después del desprendimiento, y se temía que si solo había cuatro cohetes y uno fallaba, podría haber una colisión. ^{[ 42 ]}

Como en todas las misiones de alunizaje posteriores al Apolo 11, en el Apolo 16 se llevó a bordo un Paquete de Experimentos de la Superficie Lunar del Apolo (ALSEP). Este era un conjunto de experimentos de energía nuclear diseñados para seguir funcionando después de que los astronautas que los instalaron regresaran a la Tierra. ^{[ 62 ]} El ALSEP del Apolo 16 constaba de un Experimento Sísmico Pasivo (PSE, un sismómetro), un Experimento Sísmico Activo (ASE), un Experimento de Flujo de Calor Lunar (HFE) y un Magnetómetro de la Superficie Lunar (LSM). ^{[ 63 ]} El ALSEP se alimentaba mediante un generador termoeléctrico de radioisótopos SNAP-27 , desarrollado por la Comisión de Energía Atómica . ^{[ 64 ]}

El PSE se sumó a la red de sismómetros dejada por las misiones Apolo 12, 14 y 15. ^{[ 65 ]} La NASA tenía previsto calibrar el PSE del Apolo 16 estrellando la etapa de ascenso del LM cerca de él una vez que los astronautas hubieran terminado de usarlo, un objeto de masa y velocidad conocidas impactando en una ubicación conocida. ^{[ 66 ]} Sin embargo, la NASA perdió el control de la etapa de ascenso tras el desecho, y esto no se llevó a cabo. ^{[ 67 ]} El ASE, diseñado para obtener datos sobre la estructura geológica de la Luna, constaba de dos grupos de explosivos: uno, una línea de "detonadores" que se desplegarían unidos a tres geófonos . Los detonadores explotarían durante el despliegue del ALSEP. Un segundo grupo consistía en cuatro morteros de diferentes tamaños, que se detonarían de forma remota una vez que los astronautas hubieran regresado a la Tierra. El Apolo 14 también había llevado un ASE, aunque sus morteros nunca se detonaron por temor a afectar a otros experimentos. ^{[ 68 ]}

El HFE consistió en perforar dos agujeros de 3,0 metros (10 pies) en la superficie lunar y colocar termómetros que medirían la cantidad de calor que emanaba del interior lunar. Este fue el tercer intento de colocar un HFE: el primero voló en el Apolo 13 y nunca alcanzó la superficie lunar, mientras que en el Apolo 15, problemas con la perforación impidieron que las sondas llegaran tan profundo como se había planeado. El intento del Apolo 16 fracasó después de que Duke colocara con éxito la primera sonda; Young, incapaz de ver sus pies en el voluminoso traje espacial, tiró del cable y lo cortó después de que se enredara en su pierna. Los directivos de la NASA vetaron un intento de reparación debido al tiempo que tomaría. ^{[ 69 ]} Un HFE voló y fue desplegado en el Apolo 17. ^{[ 70 ]} 

El LSM fue diseñado para medir la intensidad del campo magnético lunar , que es solo una pequeña fracción del de la Tierra. Se obtendrían datos adicionales mediante el uso del Magnetómetro Lunar Portátil (LPM), que se transportaría en el vehículo lunar y se activaría en varias paradas geológicas. Los científicos también esperaban obtener información de una muestra del Apolo 12, que se traería brevemente de vuelta a la Luna en el Apolo 16, de la cual se había eliminado el magnetismo "suave", para ver si se había restaurado durante su viaje. ^{[ 71 ]} Las mediciones posteriores a la misión revelaron que el magnetismo "suave" había regresado a la muestra, aunque con una intensidad menor que antes. ^{[ 72 ]}

Se envió una cámara/espectrógrafo ultravioleta lejano (UVC), las primeras observaciones astronómicas tomadas desde la Luna, buscando datos sobre fuentes de hidrógeno en el espacio sin el efecto de enmascaramiento de la corona terrestre. ^{[ 73 ]} El instrumento se colocó en la sombra del módulo lunar y se apuntó a nebulosas , otros objetos astronómicos, la propia Tierra y cualquier posible chimenea volcánica observada en la superficie lunar. La película se devolvió a la Tierra. Cuando se le pidió que resumiera los resultados para un público general, el Dr. George Carruthers del Laboratorio de Investigación Naval declaró: "Los resultados más inmediatamente obvios y espectaculares fueron realmente para las observaciones de la Tierra, porque esta fue la primera vez que la Tierra había sido fotografiada desde la distancia en luz ultravioleta (UV), de modo que se pudo ver la extensión completa de la atmósfera de hidrógeno, la aurora polar y lo que llamamos el cinturón de luminiscencia atmosférica tropical". ^{[ 74 ]}

Cuatro paneles montados en la etapa de descenso del módulo lunar conformaban el Detector de Rayos Cósmicos, diseñado para registrar partículas de rayos cósmicos y viento solar . Tres de los paneles permanecieron descubiertos durante el viaje a la Luna, mientras que el cuarto fue descubierto por la tripulación al inicio de la actividad extravehicular (EVA). Los paneles se empaquetarían para su regreso a la Tierra. El Experimento de Composición del Viento Solar, de estructura independiente , voló en el Apolo 16, como en cada uno de los alunizajes, para su despliegue en la superficie lunar y su regreso a la Tierra. Se añadió lámina de platino al aluminio de los experimentos anteriores para minimizar la contaminación. ^{[ 73 ]}

El subsatélite de partículas y campos del Apolo 16 (PFS-2) fue un pequeño satélite lanzado a la órbita lunar desde el módulo de servicio. Su objetivo principal era medir las partículas cargadas y los campos magnéticos alrededor de la Luna mientras esta orbitaba la Tierra, de forma similar a su satélite gemelo, el PFS-1 , lanzado ocho meses antes por el Apolo 15. Se pretendía que ambas sondas tuvieran órbitas similares, que oscilaban entre los 89 y los 122 kilómetros (55 y 76 millas) sobre la superficie lunar. ^{[ 75 ]}

Al igual que el subsatélite del Apolo 15, se esperaba que el PFS-2 tuviera una vida útil de al menos un año antes de que su órbita se desintegrara y se estrellara contra la superficie lunar. La decisión de traer de vuelta al Apolo 16 antes de tiempo debido a problemas con el motor principal significó que la nave espacial no alcanzara la órbita prevista para el PFS-2. En cambio, fue eyectado a una órbita más baja de lo previsto y se estrelló contra la Luna un mes después, el 29 de mayo de 1972, tras orbitarla 424 veces. ^{[ 76 ]} Esta corta vida útil se debió a que los mascones lunares estaban cerca de su trayectoria orbital y ayudaron a que el PFS-2 se estrellara contra la Luna. ^{[ 12 ]}

La misión Apolo 16 se lanzó desde el Centro Espacial Kennedy en Florida a las 12:54  p. m. EST del 16 de abril de 1972. ^{[ 42 ]} El lanzamiento fue normal; la tripulación experimentó vibraciones similares a las de misiones anteriores. La primera y la segunda etapa del Saturno  V (la S-IC y la S-II ) funcionaron correctamente; la nave espacial entró en órbita alrededor de la Tierra poco menos de 12 minutos después del despegue.

Tras alcanzar la órbita, la tripulación dedicó tiempo a adaptarse al entorno de gravedad cero y a preparar la nave espacial para la inyección translunar (TLI), el encendido de la tercera etapa del cohete que los impulsaría hacia la Luna. En órbita terrestre, la tripulación se enfrentó a problemas técnicos menores, incluyendo un posible fallo en el sistema de control ambiental y en el sistema de control de actitud de la tercera etapa S-IVB , pero finalmente los resolvieron o compensaron mientras se preparaban para partir hacia la Luna.

Después de dos órbitas, la tercera etapa del cohete se volvió a encender durante poco más de cinco minutos, impulsando la nave hacia la Luna a unos 35 000 km/h (22 000 mph) . ^{[ 78 ]} Seis minutos después del encendido del S-IVB, los módulos de mando y servicio (CSM), que contenían a la tripulación, se separaron del cohete y se alejaron 15 m (49 pies) de él antes de dar la vuelta y recuperar el módulo lunar del interior de la etapa del cohete agotada. La maniobra, realizada por Mattingly y conocida como transposición, acoplamiento y extracción , se desarrolló sin problemas. ^{[ 79 ] [ 80 ]}    

Tras el acoplamiento, la tripulación observó que la superficie exterior del Módulo Lunar desprendía partículas de un punto donde la estructura del módulo parecía estar rasgada o desgarrada; en un momento dado, Duke calculó que veían entre cinco y diez partículas por segundo. Young y Duke entraron en el Módulo Lunar a través del túnel de acoplamiento que lo conecta con el módulo de mando para inspeccionar sus sistemas, pero no detectaron ningún problema importante.

Una vez en rumbo hacia la Luna, la tripulación puso la nave espacial en modo de rotación, en el que giraba sobre su eje longitudinal tres veces por hora para asegurar una distribución uniforme del calor solar. Tras preparar la nave para el viaje, la tripulación comenzó el primer período de descanso de la misión, apenas 15 horas después del lanzamiento. ^{[ 81 ]}

Para cuando el Control de Misión emitió la llamada de atención a la tripulación para el segundo día de vuelo, la nave espacial estaba a aproximadamente 112,220 millas o 181,000 kilómetros (98,000 millas náuticas) de la Tierra, viajando a aproximadamente 1.622 km/s (5,322 pies/s) . Como no debía llegar a la órbita lunar hasta el cuarto día de vuelo, ^{[ 82 ]} los días dos y tres de vuelo fueron en gran parte preparatorios, consistentes en mantenimiento de la nave espacial e investigación científica. El segundo día, la tripulación realizó un experimento de electroforesis , también realizado en el Apolo 14, ^{[ 83 ]} en el que intentaron demostrar que la separación electroforética en su entorno de casi ingravidez podría usarse para producir sustancias de mayor pureza que la que sería posible en la Tierra. Usando dos tamaños diferentes de partículas de poliestireno , un tamaño coloreado de rojo y otro de azul, se logró la separación de los dos tipos mediante electroforesis, aunque la electroósmosis en el equipo del experimento impidió la separación clara de las dos bandas de partículas. ^{[ 84 ] [ 85 ]}   

El resto del segundo día incluyó una maniobra de corrección de rumbo de dos segundos realizada por el motor del sistema de propulsión de servicio (SPS) del CSM para ajustar la trayectoria de la nave espacial. Más tarde, los astronautas entraron al Módulo Lunar por segunda vez para inspeccionar con mayor detalle los sistemas de la nave de aterrizaje. La tripulación informó haber observado un desprendimiento adicional de pintura en una parte de la cubierta exterior de aluminio del LM. A pesar de esto, la tripulación descubrió que los sistemas de la nave espacial funcionaban correctamente. Tras la inspección del LM, la tripulación revisó las listas de verificación y los procedimientos para los días siguientes, en previsión de su llegada y la maniobra de inserción en órbita lunar (LOI). El piloto del Módulo de Comando, Mattingly, informó de un " bloqueo de cardán ", lo que significa que el sistema para controlar la actitud de la nave ya no era preciso. Mattingly tuvo que realinear el sistema de guía utilizando el Sol y la Luna. Al final del segundo día, el Apolo 16 se encontraba a unos 260 000 kilómetros (140 000 millas náuticas) de la Tierra. ^{[ 83 ]} 

Cuando los astronautas despertaron para el tercer día de vuelo, la nave espacial se encontraba a unos 291.000 kilómetros (157.000 millas náuticas) de la Tierra. La velocidad de la nave disminuyó constantemente, ya que aún no había alcanzado la esfera de influencia gravitacional lunar. La primera parte del tercer día se dedicó principalmente a tareas de mantenimiento, revisión de la nave espacial e intercambio de informes de estado con el Control de Misión en Houston. La tripulación realizó el experimento de destello de luz del Apolo, o ALFMED, para investigar los "destellos de luz" que veían los astronautas lunares del Apolo cuando la nave espacial estaba a oscuras, independientemente de si tenían los ojos abiertos. Se creía que esto era causado por la penetración de partículas de rayos cósmicos en el ojo . ^{[ 86 ] [ 87 ]} Durante la segunda mitad del día, Young y Duke volvieron a entrar en el Módulo Lunar para encenderlo y comprobar sus sistemas, y realizar tareas de mantenimiento en preparación para el alunizaje. Se comprobó que los sistemas funcionaban según lo previsto. A continuación, la tripulación se puso sus trajes espaciales y ensayó los procedimientos que se utilizarían el día del alunizaje. Justo antes de finalizar el tercer día de vuelo, a las 59 horas, 19 minutos y 45 segundos después del despegue, mientras se encontraba a 330.902 kilómetros (178.673 millas náuticas) de la Tierra y a 62.636 kilómetros (33.821 millas náuticas) de la Luna, la velocidad de la nave espacial comenzó a aumentar al acelerarse hacia la Luna tras entrar en la esfera de influencia lunar. ^{[ 88 ]}   

Después de despertar en el cuarto día de vuelo, la tripulación comenzó los preparativos para la maniobra LOI que los frenaría en órbita. ^{[ 82 ]} A una altitud de 20 635 kilómetros (11 142 nmi) se desprendió la cubierta de la bahía del módulo de instrumentos científicos (SIM). A poco más de 74 horas de la misión, la nave espacial pasó por detrás de la Luna, perdiendo temporalmente el contacto con el Control de Misión. Mientras estaba sobre el lado oculto , el SPS ardió durante 6 minutos y 15 segundos, frenando la nave espacial en una órbita con un punto bajo (pericintión) de 58,3 y un punto alto (apocintión) de 170,4 millas náuticas (108,0 y 315,6 km, respectivamente). ^{[ 89 ]} Después de entrar en órbita lunar, la tripulación comenzó los preparativos para la maniobra de Inserción de Órbita de Descenso (DOI) para modificar aún más la trayectoria orbital de la nave espacial. La maniobra redujo el pericintio de la nave a 19,8 kilómetros (10,7 millas náuticas) . El resto del cuarto día de vuelo se dedicó a realizar observaciones y a prepararse para la activación del Módulo Lunar, el desacoplamiento y el aterrizaje al día siguiente. ^{[ 90 ]}    

La tripulación continuó preparándose para la activación y el desacoplamiento del Módulo Lunar poco después de despertarse para comenzar el quinto día de vuelo. El brazo que extendía el espectrómetro de masas en la bahía del SIM estaba atascado, semidesplegado. Se decidió que Young y Duke inspeccionarían visualmente el brazo después de desacoplar el LM del CSM. Entraron en el LM para la activación y la comprobación de los sistemas de la nave espacial. A pesar de entrar en el LM 40 minutos antes de lo previsto, completaron los preparativos solo 10 minutos antes debido a numerosos retrasos en el proceso. ^{[ 80 ]} Una vez finalizados los preparativos, se desacoplaron a las 96 horas, 13 minutos y 31 segundos de la misión. ^{[ 91 ] [ 92 ]}

Durante el resto de los pasos de las dos naves sobre la cara visible de la Luna , Mattingly se preparó para cambiar Casper a una órbita más alta, casi circular, mientras que Young y Duke preparaban Orion para el descenso a la superficie lunar. En ese momento, durante las pruebas del motor cohete orientable del CSM, en preparación para el encendido que modificaría la órbita de la nave, Mattingly detectó oscilaciones en el sistema de cardán de respaldo del motor SPS. Según las reglas de la misión, en tales circunstancias, Orion debía volver a acoplarse con Casper , en caso de que el Control de Misión decidiera abortar el aterrizaje y usar los motores del Módulo Lunar para el viaje de regreso a la Tierra. En cambio, las dos naves se mantuvieron en posición, cerca una de la otra. Después de varias horas de análisis, los controladores de la misión determinaron que la falla podía solucionarse y que Young y Duke podían proceder con el aterrizaje. ^{[ 44 ]}

El descenso propulsado a la superficie lunar comenzó con unas seis horas de retraso. Debido a la demora, Young y Duke iniciaron su descenso a la superficie a una altitud mayor que la de cualquier misión anterior, a 20,1 kilómetros (10,9 millas náuticas) . Tras descender a una altitud de unos 4000 metros (13 000 pies) , Young pudo observar el lugar de aterrizaje en su totalidad. La reducción de potencia del motor de aterrizaje del módulo lunar se produjo a tiempo, y la nave espacial se inclinó hacia adelante hasta su orientación de aterrizaje a una altitud de 2200 metros (7200 pies ) . El módulo lunar aterrizó a 270 metros (890 pies ) al norte y 60 metros (200 pies) al oeste del lugar de aterrizaje previsto a las 104 horas, 29 minutos y 35 segundos de la misión, a las 2:23:35 UTC del 21 de abril (20:23:35 del 20 de abril en Houston). ^{[ 80 ] [ 93 ]} La disponibilidad del Vehículo Lunar Roving hizo que su distancia del punto objetivo fuera trivial. ^{[ 44 ]}          

Tras el aterrizaje, Young y Duke comenzaron a apagar algunos de los sistemas del LM para conservar la energía de la batería. Una vez completados los procedimientos iniciales, la pareja configuró Orion para su estancia de tres días en la superficie lunar, se quitaron los trajes espaciales y realizaron las primeras observaciones geológicas del lugar de aterrizaje inmediato. Luego se dispusieron a comer su primera comida en la superficie. Después de comer, prepararon la cabina para dormir. ^{[ 94 ] [ 95 ]} El retraso en el aterrizaje causado por el mal funcionamiento del motor principal del CSM obligó a realizar modificaciones significativas en el cronograma de la misión. El Apolo 16 pasaría un día menos en órbita lunar después de que se completara la exploración de la superficie para brindar a la tripulación amplios márgenes en caso de nuevos problemas. Para mejorar el horario de sueño de Young y Duke, la tercera y última caminata lunar de la misión se redujo de siete a cinco horas. ^{[ 80 ]}

Segundo moonwalk

Despertándose tres minutos y medio antes de lo previsto, discutieron el cronograma de eventos del día con Houston. ^{[ 108 ] [ 109 ]} El objetivo principal de la segunda excursión lunar era visitar Stone Mountain para subir la pendiente de unos 20 grados para llegar a un grupo de cinco cráteres conocidos como " Cinco cráteres ". Condujeron hasta allí en el LRV, viajando 3,8 km (2,4 mi) desde el LM. A 152 m (499 pies) sobre el fondo del valle, la pareja se encontraba en la elevación más alta sobre el LM de cualquier misión Apolo. Se maravillaron con la vista (incluido South Ray) desde el lado de Stone Mountain, que Duke describió como "espectacular", ^{[ 107 ]} luego recolectaron muestras en las cercanías. ^{[ 101 ]} Después de pasar 54 minutos en la pendiente, subieron a bordo del rover lunar en ruta a la segunda parada del día, denominada Estación 5, un cráter de 20 m (66 pies) de diámetro. Allí, esperaban encontrar material de Descartes que no hubiera sido contaminado por los eyectos del cráter South Ray, un gran cráter al sur del lugar de aterrizaje. Las muestras que recogieron allí, a pesar de su origen aún incierto, son, según el geólogo Wilhelms, "una apuesta razonable para ser de Descartes". ^{[ 101 ]}      

La siguiente parada, la Estación 6, era un cráter de bloques de 10 m de ancho (33 pies) , donde los astronautas creían que podrían tomar muestras de la Formación Cayley, como lo demostraba el suelo más firme encontrado allí. Pasando por alto la estación siete para ahorrar tiempo, llegaron a la Estación 8 en el flanco inferior de Stone Mountain, donde tomaron muestras de material en un rayo del cráter South Ray durante aproximadamente una hora. Allí, recolectaron brechas blancas y negras y rocas cristalinas más pequeñas ricas en plagioclasa . En la Estación 9, un área conocida como el "Terreno Vacante" ^{[ 110 ]} , que se creía libre de eyecciones de South Ray, pasaron unos 40 minutos recolectando muestras. Veinticinco minutos después de partir del Terreno Vacante, llegaron a la última parada del día, a medio camino entre el sitio ALSEP y el LM. Allí, excavaron un núcleo doble y realizaron varias pruebas de penetrómetro a lo largo de una línea que se extendía 50 m (160 pies) al este del ALSEP. A petición de Young y Duke, la caminata lunar se extendió diez minutos. Tras regresar al módulo lunar para concluir la segunda excursión lunar, volvieron a entrar en la cabina de la nave de aterrizaje, sellando y presurizando el interior después de 7 horas, 23 minutos y 26 segundos de actividad extravehicular (EVA), rompiendo un récord establecido en el Apolo 15. ^{[ 101 ] [ 111 ]} Después de comer y continuar con una sesión informativa sobre las actividades del día con el Control de Misión, reconfiguraron la cabina del módulo lunar y se prepararon para el período de descanso. ^{[ 112 ]}     

Tercer moonwalk

El séptimo día de vuelo fue su tercer y último día en la superficie lunar, regresando a la órbita para reunirse con Mattingly en el CSM después de la caminata lunar del día. Durante la tercera y última excursión lunar, explorarían el cráter North Ray , el más grande de todos los cráteres que había visitado cualquier expedición Apolo. Después de salir de Orión , la pareja se dirigió al cráter North Ray. El trayecto fue más tranquilo que el del día anterior, ya que los cráteres eran menos profundos y las rocas eran menos abundantes al norte del lugar de aterrizaje inmediato. Después de pasar el cráter Palmetto , las rocas se volvieron gradualmente más grandes y abundantes a medida que se acercaban a North Ray en el vehículo lunar. Al llegar al borde del cráter North Ray, estaban a 4,4 km (2,7 millas) del LM. Después de su llegada, la pareja tomó fotografías del cráter de 1 km (0,62 millas) de ancho y 230 m (750 pies) de profundidad. Visitaron una gran roca, más alta que un edificio de cuatro pisos, que pasó a conocerse como «Roca Casa». Las muestras obtenidas de esta roca dieron el golpe final a la hipótesis volcánica previa a la misión, demostrando que era incorrecta. La Roca Casa tenía numerosas marcas similares a agujeros de bala donde micrometeoroides del espacio habían impactado la roca. ^{[ 101 ]}      

Aproximadamente una  hora y veintidós minutos después de llegar al cráter North Ray, partieron hacia la Estación 13, un gran campo de rocas a unos 0,5 km (0,31 millas) de North Ray. En el camino, establecieron un récord de velocidad lunar, viajando a una velocidad estimada de 17,1 kilómetros por hora (10,6 mph) cuesta abajo. Llegaron a una roca de 3 m (9,8 pies) de altura, a la que llamaron "Roca Sombra". Allí, tomaron muestras de suelo permanentemente sombreado. Durante este tiempo, Mattingly estaba preparando el CSM en previsión de su regreso aproximadamente seis horas después. Después de tres horas y seis minutos, regresaron al LM, donde completaron varios experimentos y descargaron el rover. A poca distancia del LM, Duke colocó una fotografía de su familia y un medallón conmemorativo de la Fuerza Aérea en la superficie. ^{[ 101 ]} Young condujo el rover hasta un punto situado a unos 90 m (300 pies) al este del LM, conocido como el «sitio VIP», para que su cámara de televisión, controlada remotamente por el Control de Misión, pudiera observar el despegue del Apolo 16 desde la Luna. Luego volvieron a entrar en el LM tras una excursión final de 5 horas y 40 minutos. ^{[ 113 ]} Tras presurizar la cabina del LM, la tripulación comenzó a prepararse para regresar a la órbita lunar. ^{[ 114 ]}       

Después de que Orion recibió autorización para el intento de aterrizaje, Casper se alejó y Mattingly realizó una maniobra de encendido que llevó su nave espacial a una órbita de 98,3 por 125,6 kilómetros; 61,1 por 78,0 millas (53,1 por 67,8 millas náuticas) en preparación para su trabajo científico. ^{[ 115 ] [ 92 ]} El SM transportaba un conjunto de instrumentos científicos en su bahía SIM, ^{[ 116 ]} similar a los que se llevaban en el Apolo 15. ^{[ 117 ]} Mattingly había compilado una agenda apretada operando los diversos instrumentos de la bahía SIM, una agenda que se volvió aún más apretada cuando Houston decidió traer el Apolo 16 de regreso a casa un día antes, ya que los directores de vuelo buscaban recuperar el tiempo perdido. ^{[ 118 ]} 

Su trabajo se vio obstaculizado por varias fallas: cuando se encendió la Cámara Panorámica, pareció consumir tanta energía de uno de los sistemas eléctricos del CSM que activó la Alarma Maestra de la nave espacial. Se apagó inmediatamente, aunque un análisis posterior indicó que el consumo podría haber sido de los calentadores de la nave espacial, que se encendieron al mismo tiempo. ^{[ 119 ]} Su trabajo también se vio obstaculizado por el retraso en el inicio del trabajo científico orbital de Casper y el regreso temprano a la Tierra, y por una falla que resultó en la sobreexposición de muchas de las fotografías. Sin embargo, pudo tomar una fotografía del área de Descartes en la que Orión es visible. ^{[ 120 ]} El brazo del Espectrómetro de Masas no se retrajo completamente después de su extensión inicial, como había sucedido en el Apolo 15, aunque se retrajo lo suficiente como para permitir que el motor SPS se encendiera de forma segura cuando Casper maniobró lejos de Orión antes de que el LM comenzara su intento de alunizaje. Aunque el espectrómetro de masas pudo operar eficazmente, se atascó cerca de su posición completamente desplegada antes del encendido que precedió al encuentro, y tuvo que ser desechado. Los científicos esperaban complementar los datos lunares obtenidos con más datos de la costa trans-terrestre, pero se pudieron usar los datos del Apolo 15 en su lugar. ^{[ 119 ] [ 121 ]} La cámara de mapeo tampoco funcionó perfectamente; análisis posteriores encontraron que tenía problemas con su parasol. Los cambios en el plan de vuelo significaron que algunas áreas de la superficie lunar que se suponía que debían ser fotografiadas no pudieron serlo; además, varias imágenes fueron sobreexpuestas. ^{[ 119 ] [ 122 ]} El altímetro láser, diseñado para medir con precisión la altitud de la nave espacial, perdió precisión gradualmente debido a la reducción de potencia y finalmente falló justo antes de que se usara por última vez. ^{[ 119 ] [ 123 ]}

Ocho minutos antes de la salida prevista de la superficie lunar, el CAPCOM James Irwin notificó a Young y Duke desde el Control de Misión que estaban listos para el despegue. Dos minutos antes del lanzamiento, activaron el interruptor "Master Arm" y luego el botón "Abort Stage", lo que provocó que pequeñas cargas explosivas separaran la etapa de ascenso de la etapa de descenso , con los cables que conectaban ambas cortados por un mecanismo tipo guillotina . En el momento preprogramado, hubo despegue y la etapa de ascenso salió disparada lejos de la Luna, mientras la cámara a bordo del LRV seguía los primeros momentos del vuelo. Seis minutos después del despegue, a una velocidad de aproximadamente 5000 kilómetros por hora (3100 mph) , Young y Duke alcanzaron la órbita lunar. ^{[ 101 ] [ 124 ]} Young y Duke se encontraron y se acoplaron de nuevo con Mattingly en el CSM. Para minimizar la transferencia de polvo lunar de la cabina del LM al CSM, Young y Duke limpiaron la cabina antes de abrir la escotilla que separaba las dos naves espaciales. Tras abrir la escotilla y reunirse con Mattingly, la tripulación transfirió las muestras que Young y Duke habían recogido en la superficie al módulo de mando y servicio (CSM) para su traslado a la Tierra. Una vez completadas las transferencias, la tripulación dormiría antes de desechar al día siguiente la etapa de ascenso vacía del módulo lunar, que se estrellaría intencionadamente contra la superficie lunar para calibrar el sismómetro que Young y Duke habían dejado allí. ^{[ 80 ]} 

Al día siguiente, tras completarse las comprobaciones finales, se desechó la etapa de ascenso del LM. ^{[ 125 ]} Probablemente debido a un fallo de la tripulación al no activar un interruptor en el LM antes de sellarlo, este se descontroló tras la separación. La NASA no pudo controlarlo y no se realizó la maniobra de propulsión necesaria para la desorbitación intencionada de la nave. La etapa de ascenso acabó estrellándose contra la superficie lunar casi un año después de la misión. La siguiente tarea de la tripulación, tras deshacerse de la etapa de ascenso del Módulo Lunar, fue liberar un subsatélite en órbita lunar desde la bahía de instrumentos científicos del CSM. La maniobra para modificar la órbita del CSM a la deseada para el subsatélite se había cancelado; como resultado, el subsatélite permaneció en órbita poco más de un mes, mucho menos del año previsto. Poco menos de cinco horas después del lanzamiento del subsatélite, en la órbita número 65 del CSM alrededor de la Luna, se volvió a encender el motor principal de su sistema de propulsión de servicio para impulsar la nave en una trayectoria que la llevaría de regreso a la Tierra. El motor SPS realizó la maniobra sin problemas a pesar del mal funcionamiento que había retrasado su aterrizaje varios días antes. ^{[ 80 ] [ 125 ]}

Durante el regreso a la Tierra, Mattingly realizó una actividad extravehicular (EVA) de 83 minutos para recuperar los casetes de película de las cámaras en la bahía SIM, con la asistencia de Duke, quien permaneció en la escotilla del módulo de mando. ^{[ 126 ]} A aproximadamente 173 000 millas náuticas (199 000 mi; 320 000 km) de la Tierra, fue la segunda EVA en el espacio profundo de la historia, realizada a gran distancia de cualquier cuerpo planetario. A partir de 2026  Sigue siendo una de las únicas tres actividades extravehiculares (EVA) de este tipo, todas realizadas durante las misiones J del Apolo en circunstancias similares. Durante la EVA, Mattingly instaló un experimento biológico, el Dispositivo de Evaluación de Ecología Microbiana (MEED), ^{[ 127 ]} un experimento exclusivo del Apolo 16, para evaluar la respuesta de los microbios al entorno espacial. ^{[ 128 ]} La tripulación llevó a cabo varias tareas de limpieza y mantenimiento a bordo de la nave espacial y comió antes de concluir el día. ^{[ 127 ]}

El penúltimo día del vuelo se dedicó principalmente a realizar experimentos, salvo una rueda de prensa de veinte minutos durante la segunda mitad del día. Durante la rueda de prensa, los astronautas respondieron preguntas sobre diversos aspectos técnicos y no técnicos de la misión, preparadas y ordenadas por prioridad en el Centro de Naves Espaciales Tripuladas de Houston por los periodistas que cubrían el vuelo. Además de numerosas tareas de mantenimiento, los astronautas prepararon la nave espacial para su reentrada atmosférica al día siguiente. Al final del último día completo de la tripulación en el espacio, la nave se encontraba a aproximadamente 143 000 kilómetros (77 000 millas náuticas) de la Tierra y se acercaba a una velocidad de unos 2,1 kilómetros por segundo (7000 pies/s) . ^{[ 129 ] [ 130 ]}  

Cuando CAPCOM England dio la señal de alerta a la tripulación para su último día en el espacio, el CSM se encontraba a unas 45 000 millas náuticas (83 000 km) de la Tierra, viajando a poco más de 2,7 km/s (9000 ft/s) . Poco más de tres horas antes del amerizaje en el Océano Pacífico, la tripulación realizó una última maniobra de corrección de rumbo, utilizando los propulsores de la nave para cambiar su velocidad en 0,43 m/s (1,4 ft/s) . Aproximadamente diez minutos antes de la reentrada en la atmósfera terrestre, el módulo de mando cónico que contenía a los tres tripulantes se separó del módulo de servicio, que se desintegraría durante la reentrada. A las 265 horas y 37 minutos de la misión, a una velocidad de unos 11 km/s (36 000 ft/s) , el Apolo 16 comenzó la reentrada atmosférica. En su punto máximo, la temperatura del escudo térmico estuvo entre 2200 y 2480 °C (4000 y 4500 °F) . Después del despliegue del paracaídas y menos de 14 minutos después de que comenzara la reentrada, el módulo de mando amerizó en el Océano Pacífico a 350 kilómetros (189 millas náuticas) al sureste de la isla de Kiritimati 265 horas, 51 minutos y 5 segundos después del despegue. ^{[ 92 ]} La nave espacial y su tripulación fueron recuperadas por el portaaviones USS Ticonderoga . Los astronautas estaban a salvo a bordo del Ticonderoga 37 minutos después del amerizaje. ^{[ 80 ] [ 131 ]}