Gemini 1

Bevor es eine Mission Gemini 1 gab, gab es ein technisches Problem, das das Programm beinahe entgleisen ließ. Die ballistische Rakete Titan II, als Basis für den Gemini-Träger gewählt, litt unter einer Längsschwingung, die das Fahrzeug während der Brennphase der ersten Stufe hüpfen ließ. Das Phänomen erhielt schnell den Spitznamen „pogo stick“, bald zu Pogo verkürzt, und seine Ursache widersetzte sich lange jeder Erklärung. Für eine Rakete mit Atomsprengkopf war das lästig; für eine Rakete mit zwei Piloten an Bord war es ein ernsthaftes Hindernis: Die normale Beschleunigung presste die Besatzung bereits mit etwa der zweieinhalbfachen Erdbeschleunigung in ihre Sitze, und ein zusätzliches Schütteln von weiteren zweieinhalb g konnte sie daran hindern, in einem Notfall zu reagieren – ausgerechnet in einem Programm, in dem die Besatzung eine viel größere Rolle spielte als bei Mercury.

Die Suche nach einer Abhilfe war reines Herumprobieren. Eine Erhöhung des Drucks im Treibstofftank der ersten Stufe reduzierte das Pogo beim vierten Testflug am 25. Juli um die Hälfte, ohne dass jemand wirklich erklären konnte, warum. Die Ingenieure von Martin vermuteten Druckschwingungen in den Treibstoffleitungen, vergleichbar mit dem Wasserschlag in einer Wasserleitung, und schlugen vor, in der Oxidatorleitung ein Überdruckrohr einzubauen – ein Standrohr zur Dämpfung von Druckstößen, verwandt mit den Ausgleichsbehältern von Wasserkraftwerken. Die Abhilfe wurde in der achten Titan II des Entwicklungsprogramms der Luftwaffe eingebaut, der Rakete N-11, die am 6. Dezember 1962 gestartet wurde, und das Ergebnis war das Gegenteil: Statt das Pogo zu dämpfen, trieb es dieses auf bis zu fünf g, und die Erschütterung schaltete die Triebwerke der ersten Stufe vorzeitig ab. Robert Gilruth fand in diesem Desaster den einzig verfügbaren Trost gegenüber dem Leitungsgremium: Dass das Rohr die Schwingung verändert hatte, zeige zumindest, dass man an der richtigen Stelle arbeitete.

Die nächste Titan II, am 19. Dezember, flog ohne Rohre, mit höherem Druck in den Tanks und mit Oxidatorleitungen aus Aluminium statt Stahl; die Amplitude sank deutlich, auch hier ohne klare Erklärung. Beim zehnten Flug, am 10. Januar 1963, erreichte das Pogo an der Stelle, an der später ein bemanntes Raumschiff sitzen würde, ein Minimum von sechs Zehntel g – schon nahe an dem, was bei Mercury toleriert worden war, aber weit entfernt von dem Ziel, das die NASA bei höchstens einem Viertel g ansetzte. Derselbe Flug brachte einen weiteren Schreck: Der Schub der zweiten Stufe blieb bei der Hälfte des Sollwerts, ein Fehler, der bei früheren Flügen dem Pogo zugeschrieben worden war und sich nun als eigenständiges Problem erwies.

Der Knoten löste sich Ende 1963 und im Januar 1964. Nach dem dritten aufeinanderfolgenden Erfolg des Dämpfungssystems – den Raketen N-25, N-29 und N-31 – erklärte Robert Seamans, es gebe nun ein ausreichendes qualitatives Verständnis des Problems und seiner Lösung, um mit Gemini fortzufahren; die wöchentlichen Statusberichte zur Titan II, die die Luftwaffe ihm bis dahin geschickt hatte, wurden als überflüssig eingestellt. Der Träger, der anderthalb Jahre lang die größte Unbekannte des Programms gewesen war, hörte fast über Nacht auf, es zu sein. Gemini 1 sollte dieses Urteil im Flug bestätigen, und das einen Tag vor dem letzten Test des Forschungs- und Entwicklungsprogramms der Rakete selbst.

Das Hauptziel der ersten Gemini-Mission, wie es im überarbeiteten Flugprogramm vom April 1963 festgelegt worden war, bestand darin zu zeigen, dass die Titan II das Gemini-Raumschiff starten und innerhalb der für den bemannten Flug geltenden Einschränkungen in die Umlaufbahn bringen konnte. Alles andere leitete sich daraus ab. Die NASA wollte die strukturelle Unversehrtheit des Raumschiffs prüfen, die Kompatibilität zwischen Raumschiff und Träger, die Aufheizbedingungen während des Aufstiegs, die Leistung des Trägers, die Schaltkreise seines Flugsteuerungssystems, die Genauigkeit des Bahneinschusses und das Fehlererkennungssystem – jenes Sensorenpaket, das bei bemannten Missionen die Besatzung warnen sollte, dass der Moment zum Ausstieg gekommen war. Der Test deckte alle Phasen bis zur Bahneinschussung ab, und keine einzige mehr. Es waren zudem das erste Raumschiff und der erste Serienträger des Programms.

Aus diesem Ansatz entstand ein ungewöhnliches Raumschiff. Die Aufgabe des Raumschiffs 1 bestand darin, Daten zu sammeln und zu übertragen, weshalb es ohne die meisten normalen Systeme gebaut wurde: Stattdessen trug es Simulationsgeräte und Ballast, die Masse, Schwerpunkt und Trägheitsmomente des tatsächlichen Fahrzeugs nachbildeten. Strukturell unterschied es sich von seinen Schwestern nur in einem Punkt, der aber entscheidend war: Da eine Bergung nicht vorgesehen war, musste der Hitzeschild nichts schützen und diente lediglich zum Abschluss der Struktur; vier große Öffnungen im Ablationsmaterial sorgten dafür, dass das Raumschiff beim Wiedereintritt vollständig zerstört wurde. Das Wenige, das tatsächlich funktionierte, war auf zwei speziellen Gestellen montiert, die an der Stelle saßen, die später die Besatzung einnehmen würde – eine Lösung, die vom „Besatzungssimulator“ von Mercury übernommen wurde: ein C-Band-Radartransponder mit zugehöriger Ausrüstung, damit die Bodenradare es verfolgen konnten, sowie drei Telemetriesender, gespeist von Instrumenten, die Druck, Vibration, Beschleunigung, Temperatur und Strukturlasten maßen.

McDonnell begann am 5. Juli 1963 mit den Tests des Raumschiffs 1, mit der Absicht, es Mitte August nach Cape Canaveral zu bringen. Die erste Testphase bestand darin zu prüfen, ob jedes funktionierende Teil das tat, was es sollte, und viele taten es nicht: Die Tests wurden am 21. Juli gestoppt. Die Instrumentengestelle häuften Mängel an, vor allem bei ihren elektrischen Schaltkreisen und ihrer Reaktion auf Vibration; ein Sender und ein Radarleuchtfeuer mussten wegen unzureichender Leistung an ihre Hersteller zurückgeschickt werden. Nach Behebung dieser Punkte wurden die Tests am 5. August wieder aufgenommen und endeten ohne weitere Zwischenfälle am 21. August. Vier Tage später koppelten die Techniker die Hauptmodule, und das nun vollständige Raumschiff ging in die zweite Testphase über, die der Systemprüfung, bei der das Zusammenspiel des Gesamtsystems und die Kompatibilität zwischen den gekoppelten Sektionen geprüft wird. Die Ankunft am Cape wurde daraufhin auf den 20. September verschoben.

Der Kontrast zum Träger ist der Schlüssel, um zu verstehen, was danach geschah. Das Raumschiff 1 war kaum mehr als eine instrumentierte Hülle; der GLV-1 hingegen war ein Träger im vollen Sinn des Wortes. Als die zweite Mission an der Reihe war, sollten sich die Rollen umkehren.

Am 3. März 1964 waren Raumschiff und Träger endlich gemeinsam auf dem Startkomplex 19 von Cape Kennedy. Gerade war die Testreihe abgeschlossen worden, die zeigte, dass alle Systeme des Trägers funktionierten, und das Raumschiff hing an einem Dreibein im „weißen Raum“ oben am Erector. Dieser vierstöckige Raum, ausgestattet mit einem viereinhalb Tonnen schweren Kran zum Heben des Raumschiffs, war von außen abgeschottet und wurde bei einer konstanten Temperatur von 295 Kelvin und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 Prozent gehalten, um Raumschiff und Oberstufe eine kontrollierte Umgebung zu bieten. Neben dem Erector erhob sich ein 31 Meter hoher Nabelschnurturm, dessen sieben Arme 31 Kabel und Leitungen trugen, die bis zum Start elektrische Energie, Treibstoffe und alles Übrige lieferten. Der Start war für den 28. März 1964 angesetzt.

Ein Test vor der Kopplung am 4. März bestätigte, dass das Raumschiff bereit war, sich am nächsten Tag mit dem an die Oberstufe angeschraubten Adapter zu verbinden. Die Arbeit verzögerte sich kurz durch einen kleinen, sehr menschlichen Zwischenfall: Einem McDonnell-Techniker fiel ein Schraubenschlüssel auf die Kuppel des Oxidatortanks, direkt unter dem Raumschiff. Eine Kunststofffolie schützte die Kuppel, doch der Aufprall hinterließ auf der Stahloberfläche einen 0,95 Zentimeter langen und 0,0038 Zentimeter tiefen Kratzer, an einer Stelle, an der die Wand nur 0,16 Zentimeter dick war; der Bereich wurde bis zur Tiefe der Markierung poliert, und es wurde geprüft, dass das Metall weiterhin unversehrt war.

Nach der mechanischen Kopplung folgte die elektrische, und davor ein kombinierter Systemtest des Trägers, geplant für Sonntag, den 8. März, gefolgt von drei elektromagnetischen Störfestigkeitstests zwischen dem 9. und dem 13. Nichts lief nach Zeitplan. Kleinere Probleme verzögerten den kombinierten Test bis Dienstag, und die Störfestigkeitstests begannen erst am Donnerstag, den 12. Der erste Versuch musste abgebrochen werden und kostete weitere vier Tage; der vom Montag, dem 16., verlief gut und ermutigte das Team, gleich den zweiten anzuschließen, der jedoch durch einen Verfahrensfehler misslang. Der dritte Versuch, am Donnerstag, den 19., brachte schlechte Nachrichten: Einige Verstärker in den Schaltkreisen, die die Tandem-Stellantriebe steuerten – jene, die die Triebwerke zur Kurskorrektur bewegen –, lieferten verrauschte Ausgangssignale. Ein Trockentest am folgenden Tag reproduzierte den Fehler. Die Diskussion darüber, wie das Problem zu lösen sei, wurde am Dienstag, dem 24., abgeschlossen, als die Spezialisten von Martin das Problem dort fanden, wo man es am wenigsten gern findet und wo es am meisten erleichtert: in der eigenen Testausrüstung. Eine Überprüfung am folgenden Tag bestätigte dies, und in jener Nacht wurde die verdächtige Ausrüstung entfernt, womit die Daten des Trockentests als gültig galten. Die Tests hatten fast zwei Wochen mehr als geplant verschlungen, und der Start wurde auf den 7. April 1964 verschoben.

Von da an begannen die Dinge zu laufen. Am Freitag, dem 27. März, verliefen ein kombinierter Systemtest und ein Simulationsflug ohne ernsthafte Probleme. Am Dienstag, dem 31., wurden alle nicht flugtauglichen Teile ausgetauscht, die der GLV-1 zum Cape mitgebracht hatte, und die Anti-Pogo-Ausrüstung wurde eingebaut. In derselben Nacht sollten im Rahmen der Generalprobe mit Treibstoffen die Tanks gefüllt werden, der sogenannte simulierte Nassstart, und um neun Uhr abends, während das Gebiet für den Beginn der Betankung geräumt wurde, sah jemand Rauch aus einem Schalter auf der Startrampe aufsteigen. Der Transformator und der Motor des Schalters waren durchgebrannt. Es war kein beliebiges Bauteil: Dieser Schalter schaltete den Komplex bei Ausfall der kommerziellen Stromversorgung automatisch auf Hilfsenergie um, und ohne ihn hätte ein Stromausfall das Flutungssystem des Geländes mit Wasser – die vorgesehene Reaktion auf ein Treibstoffleck – für eine halbe Stunde außer Betrieb gesetzt. Um 1:18 Uhr morgens wurde ein Ersatztransformator gefunden und eingebaut; der Motor bereitete mehr Probleme, bis man den des Blockhauses auslieh, dessen System auch von Hand betätigt werden konnte. Ein weiterer Tag war verloren.

Die Treibstoffbetankung wurde kurz vor zehn Uhr abends am Mittwoch wieder aufgenommen und endete vier Stunden später. Der Countdown startete um fünf Uhr morgens am Donnerstag und stieß dann auf ein Wetterproblem: Das Cape lag unter einer atmosphärischen Inversion, einer Schicht warmer Luft über der kalten Bodenluft, die im Falle eines Unfalls verhindert hätte, dass sich giftige Dämpfe nach oben verteilen. Der Countdown wurde zwischen sieben und halb neun Uhr angehalten, als die Inversion sich aufzulösen begann. Nach dem Entfernen der Treibstoffleitungen lief der Countdown normal weiter bis drei Minuten vor der geplanten Zeit, als ein kleiner Fehler – sofort behoben – einen Rücksprung auf T-5 erzwang. Fünf Minuten später, um halb eins, erreichte der Countdown T-0, den Moment, in dem bei einem echten Start die erste Stufe gezündet hätte. Der Test war ein voller Erfolg, ohne Probleme beim Raumschiff und mit nur einem Verfahrensfehler beim Countdown des Trägers. Nach einem Vibrationstest des GLV-1 dauerte das Entleeren der Tanks fünf Stunden und endete um Mitternacht.

Am Freitagnachmittag, dem 3. April, trat das Gremium zur Prüfung der Flugtauglichkeit des Raumschiffs zusammen. Von der vorherigen Prüfung im Februar war nur noch ein noch nicht vollständig qualifizierter Schutzschalter offen, den McDonnell für tauglich erklärte und den das Gremium akzeptierte; zwei neue Probleme waren aufgetaucht, beide leicht zu beheben. Alles hing vom Simulationsflug am Sonntag, dem 5. April, ab, der sauber verlief: Das Raumschiff 1 war bereit. Die Tauglichkeit des Trägers wurde am Samstagnachmittag geprüft, mit zwei von der Luftwaffe gemeldeten Vorfällen, von denen sich einer als nicht existent erwies und der andere als ein verlegter Analysebericht über einen Ausfall des sekundären Autopiloten, der sich per Telefonanruf als bereits analysiert bestätigte. Nach dem Simulationsflug berief Walter Williams das Missionsprüfungsgremium ein, hörte die Vertreter aller beteiligten Gruppen sagen, dass alles bereit sei, und verkündete am Mittag, dass die NASA auf einen Start nicht vor elf Uhr morgens am Mittwoch, dem 8. April, zusteuere. Am Dienstagmorgen gab das Statusprüfungsteam des GLV-1 die endgültige Freigabe, und um neun Uhr verpflichtete das Flugsicherheitsgremium das Fahrzeug zum Start.

Der endgültige Countdown war in zwei Abschnitten mit insgesamt 390 Minuten geplant. Der erste, 60 Minuten lang, begann vor Sonnenaufgang am Dienstag und endete um fünf Uhr morgens, als der Countdown für dreiundzwanzigeinhalb Stunden angehalten wurde, um das Raumschiff vorzubereiten, die Pyrotechnik zu installieren und anzuschließen, einige Tests des Trägers durchzuführen und die Treibstoffe zu laden. Die Betankung des GLV-1 wurde um 4:10 Uhr morgens am Mittwoch abgeschlossen, mit rund fünfundsiebzig Personen von Martin, der Luftwaffe, Aerojet-General und Aerospace auf der Rampe; dreißig Systemspezialisten von McDonnell und dem Manned Spacecraft Center trafen um halb fünf im Blockhaus ein. Der Halt endete pünktlich eine Stunde später, und der letzte Countdown startete um sechs Uhr, bei T-300. In den folgenden fünf Stunden gab es keinen einzigen Fehler.

Eine Sekunde nach elf Uhr morgens am Mittwoch, dem 8. April 1964, zündete das Triebwerk der ersten Stufe. Über diese Sekunde Verzögerung scherzte Williams später vor Journalisten und schob die Schuld auf die Uhr des Schießplatzes. Vier Sekunden später hoben sich die 136 Tonnen des Fahrzeugs von der Rampe, über der eigentümlich hellen Flamme, die für die hypergolen Treibstoffe der Titan II charakteristisch war, und binnen Augenblicken verschwand das Gespann im heißen Himmel Floridas, außerhalb der Reichweite der Sinne, aber nicht der Sensoren. Die Telemetrie erzählte den Kontrolleuren, was schon mit bloßem Auge erkennbar war: Der Start verlief nahezu perfekt.

Zweieinhalb Minuten nach dem Start, nachdem die 118 Tonnen Treibstoff der ersten Stufe verbraucht waren, schalteten sich die Triebwerke bei einer Höhe von 64 Kilometern und einer Reichweite von 91 Kilometern ab. Das Triebwerk der zweiten Stufe zündete, und die vier Bolzen, die beide Stufen verbanden, sprengten planmäßig, wodurch die ausgebrannte Stufe abgeworfen wurde. Nach fünfeinhalb Flugminuten schaltete sich auch die zweite Stufe ab, nachdem ihre 27 Tonnen Treibstoff verbraucht waren: Bei 1.000 Kilometern Reichweite, 160 Kilometern Höhe und 7.888 Metern pro Sekunde befand sich das Raumschiff 1 – noch verbunden mit der zweiten Stufe des GLV-1 – in der Umlaufbahn. Der einzige Kritikpunkt, den ein Puritaner hätte anbringen können, war ein Überschuss von sieben Metern pro Sekunde bei der Einschussgeschwindigkeit, der das Apogäum auf 320 statt der geplanten 299 Kilometer brachte. Die Hauptziele – nachzuweisen, dass der Träger seine Aufgabe erfüllte und dass die Struktur des Gesamtsystems solide war – wurden ohne Diskussion erreicht, wie Williams kurz nach dem Start gegenüber der Presse erklärte; General Ben Funk von der Space Systems Division bezeichnete es als einen Traumflug.

Die Mission von Gemini 1 war viel kürzer als ihre Reise. Nur die ersten drei Umläufe waren Teil des Flugplans: Als das Raumschiff etwa 4 Stunden und 50 Minuten nach dem Start zum dritten Mal über Cape Kennedy hinwegflog, wurde der erste Gemini-Flug offiziell für beendet erklärt. Weder Raumschiff noch Stufe trennten sich zu irgendeinem Zeitpunkt; beide umliefen die Erde als ein Stück, wobei die 3,05 Meter im Durchmesser und 5,8 Meter lange Stufe mit dem Fahrzeug verbunden blieb. Die resultierende Umlaufbahn betrug 160,5 mal 320,6 Kilometer, mit einer Umlaufzeit von 89,3 Minuten.

Man erwartete, dass das Gespann etwa dreieinhalb Tage oben bleiben würde, aber da die Umlaufbahn etwas höher als geplant ausfiel, hielt es sich fast vier Tage. In dieser Zeit verfolgte das weltweite Netz zur Verfolgung bemannter Flüge, geleitet vom Goddard Space Flight Center, das Fahrzeug per Radar mit den Stationen Kennedy, Grand Bahama, San Salvador, Bermuda, Woomera in Australien, Hawaii, Point Arguello in Kalifornien, White Sands in New Mexico und dem Luftwaffenstützpunkt Eglin in Florida. Am Sonntag, dem 12. April 1964, bei seinem 64. Umlauf, trat das zunehmend abgebremste Raumschiff wieder in die Atmosphäre ein und beendete seine Bahn in Flammen über dem Südatlantik, auf halbem Weg zwischen Südamerika und Afrika. Die vier Öffnungen des Hitzeschilds hatten ihre Aufgabe erfüllt. Die NASA kam zu dem Schluss, dass sich die Systeme innerhalb der vorgesehenen Toleranzen verhalten hatten, und erklärte den Test für bestanden; Seamans beglückwünschte die Luftwaffe zu ihrem Trägerprogramm.

Der Flug schloss ein Kapitel ab und eröffnete ein neues. Der Träger galt nun als qualifiziert für bemannte Missionen; das Raumschiff nicht. Als sich das Gemini-Leitungsgremium eine Woche nach der Mission, am 15. April, traf, herrschte eine Stimmung entspannten Optimismus: Der Arbeitsplan sah den zweiten Flug für Ende August und den dritten für Mitte November vor, mit jeweils fast vier Wochen Puffer, um Unvorhergesehenes aufzufangen. Keiner der beiden Termine wurde eingehalten.

Das Unvorhergesehene kam von zwei Seiten. Wetterbedingt beschädigten zuerst ein Blitzeinschlag und dann eine Reihe von Hurrikanen den zweiten Träger direkt auf Komplex 19 und verzögerten seinen Flug weit über den geplanten Termin hinaus. Industriell hinkte das Raumschiff 2 – das erste vollständig ausgestattete, das die Werkshalle von McDonnell durchlief – verspäteten Lieferungen von Antriebssystemen von Rocketdyne und Brennstoffzellen von General Electric hinterher, die seinen Bau während 1963 verzögert hatten, und konnte seine Systemtests erst am 13. Januar 1964 beginnen. Seine für November 1963 geplante und auf Februar 1964 verschobene Konstruktionsprüfung ergab eine lange Liste kleinerer Abweichungen, die sich in 22 verbindliche Änderungen, vier bedingte und zehn zu prüfende niederschlugen. Mitte April 1964 war das Raumschiff 2 zum taktgebenden Element der zweiten Mission geworden – jene zweifelhafte Ehre, die vor dem ersten Flug der Träger innegehabt hatte.

Der Erfolg belebte für einen Moment auch eine alte Idee. George Mueller, besorgt um die Zukunft von Apollo nach der Streichung der bemannten Flüge mit der Saturn I – wodurch Gemini für ein bis zwei Jahre das einzige verfügbare System für bemannte Orbitalflüge blieb –, wollte wissen, ob mit dem Gemini-Raumschiff eine Mondmission geflogen werden könnte, um so einen Ausweichplan zur Mondumrundung vorzubereiten. Eine Durchsicht früherer Studien deutete darauf hin, dass dies machbar sei, und schlug vor, McDonnell mit einer detaillierten Analyse zu beauftragen, doch die Idee setzte sich nicht durch: Die NASA hatte zu viel in Apollo investiert, an Geld, Zeit und Prestige, und am 8. Juni teilte Seamans Mueller mit, dass es keine Mittel für Studienaufträge geben werde und dass jede Arbeit an zirkumlunaren Missionen mit Gemini intern bleiben würde.

Die unmittelbaren Folgen von Gemini 1 kamen im darauffolgenden Winter. Gemini 2 startete am 19. Januar 1965 um 9:03:59 Uhr Ostküstenzeit vom selben Komplex 19 zu einem suborbitalen Flug von 18 Minuten und 16 Sekunden mit einer maximalen Höhe von 171,2 Kilometern und einer Startmasse von 3.133,9 Kilogramm: Diesmal wurden das Raumschiff, sein Hitzeschild und sein Wiedereintritt getestet, gesteuert von einem automatischen Bordsequenzer. Zwei Monate später, am 23. März 1965, brachte Gemini 3 schließlich zwei Männer ins All, bei einem Flug von 4 Stunden, 52 Minuten und 31 Sekunden. Die Kette, die zum ersten orbitalen Rendezvous und zum ersten amerikanischen Weltraumspaziergang führte, begann in jener instrumentierten Hülle, die niemand zu bergen beabsichtigt hatte.</content>