Gemini 2

Das Gemini-Programm wurde als Brücke zwischen den einsitzigen Mercury-Kapseln und dem Mondprogramm Apollo konzipiert, und sein Flugplan begann mit zwei unbemannten Qualifikationsmissionen. Die erste, Gemini 1, hatte im April 1964 bewiesen, dass die Kombination aus Trägerrakete und Raumschiff funktionierte und dass die Struktur den Aufstieg aushielt; jenes Schiff trug keinen einsatzfähigen Hitzeschild und war nicht zur Rückkehr bestimmt. Die zweite Mission musste die ergänzende und gefährlichere Frage beantworten: ob das Raumschiff mit seiner Kegelstumpfform und seinem Ablationsschild die Atmosphäre bei der Rückkehr durchqueren konnte, ohne zerstört zu werden.

Deshalb war Gemini 2 kein Orbitalflug. Die NASA wählte ein suborbitales ballistisches Profil, einen hohen, kurzen Bogen über dem Atlantik, der – gerade weil er nicht dem allmählichen Abstieg einer Umlaufbahn folgte – den Hitzeschild der höchstmöglichen Aufheizrate des gesamten Programms aussetzte. In Bezug auf die Qualifikation war dies der anspruchsvollste Test, der sich entwerfen ließ: Hielt der Schild dem stand, würde er jedem realen Wiedereintritt standhalten.

Die Hauptziele der Mission, wie sie die offizielle Chronologie des Programms verzeichnet, waren drei: nachzuweisen, dass der Hitzeschutz des Wiedereintrittsmoduls bei einem Wiedereintritt mit maximaler Aufheizrate ausreichend war, die strukturelle Unversehrtheit des Raumschiffs vom Start bis zum Wiedereintritt zu belegen und zu prüfen, ob die Bordsysteme zufriedenstellend funktionierten. Als sekundäre Ziele galten Ergebnisse zur Kommunikation, zum kryogenen System, zur Brennstoffzelle und ihrem Reaktantenversorgungssystem sowie eine weitere Qualifizierung der Trägerrakete selbst.

Die Gemini-Trägerrakete mit der Bezeichnung GLV-2 war eine für den bemannten Einsatz modifizierte Titan II. Ihre Treibstofftanks wurden ab September 1962 im selben Fertigungslos wie die der GLV-1 im Martin-Werk in Denver im Großschweißverfahren hergestellt; einer der bei diesem Prozess zurückgewiesenen Tanks wurde durch den Oxidatortank der zweiten Stufe der GLV-2 ersetzt – ein Detail, das zeigt, wie handwerklich und von Austauschvorgängen geprägt die Fertigung der ersten Trägerraketen des Programms war.

Der Horizontaltest der GLV-2 wurde am 17. Januar abgeschlossen, und bevor sie in der Vertikaltestanlage aufgerichtet wurde, erhielt die erste Stufe einen Bausatz gegen Längsschwingungen, das als POGO bekannte Phänomen, das eines der großen Hindernisse für die Qualifizierung der Titan II als bemannte Trägerrakete gewesen war. Zusätzlich wurden am Fahrzeug vor seinem Abtransport aus der Anlage drei ungeplante Tests durchgeführt, darunter ein Hochfrequenz-Anfälligkeitstest, der nachweisen musste, dass die Pyrotechnik der GLV-2 einem elektromagnetischen Feld von bis zu 100 Watt pro Quadratmeter standhielt, wobei die pyrotechnischen Elemente in Flugkonfiguration scharf geschaltet waren. Die Abnahmeprüfung des Fahrzeugs wurde am 1. Mai abgeschlossen, wobei die GLV-2 als abnahmefähig erklärt wurde; am folgenden Tag wurde sie demontiert und in den Montagebereich gebracht, wo zwischen dem 11. Mai und dem 13. Juni das provisorische Triebwerk der ersten Stufe entfernt und das endgültige Flugtriebwerk eingebaut wurde.

Vertreter der Space Systems Division der US Air Force, der Aerospace Corporation und der NASA führten am 17. und 18. Juni die offizielle Werksabnahmeprüfung durch, und die Space Systems Division nahm das Fahrzeug am 22. Juni offiziell ab. Die Auslieferung an die Eastern Test Range, den früheren Atlantic Missile Range, wurde vom 22. Juni auf den 10. Juli verschoben, und die Trägerrakete wurde schließlich am 11. Juli auf dem Luftweg transportiert. Bis zu diesem Zeitpunkt lag das Programm noch im Zeitplan: Der Arbeitsplan sah vor, dass GT-2 am 24. August und GT-3 am 16. November fliegen könnten, mit einem Verzugsspielraum von vier Wochen je Mission. Was ab August geschah, warf diesen Zeitplan vollständig über den Haufen.

Am 17. August 1964 unterbrach ein schweres Gewitter in der Nähe des Komplexes 19 die Tests an der GLV-2. Mehrere Beobachter meldeten einen Blitzeinschlag auf oder sehr nahe am Komplex. Alle Tests wurden eingestellt, um dem, was in der Programmdokumentation als „der elektromagnetische Vorfall" festgehalten wurde, gründlich nachzugehen.

Die am 2. September abgeschlossene Untersuchung fand keine physischen Spuren am Komplex, jedoch eine beachtliche Anzahl beschädigter Bauteile, die meisten in der Bodenausrüstung der Luft- und Raumfahrt und einige an der GLV-2 selbst. Die Schlussfolgerung lautete, dass Komplex 19 keinen direkten Einschlag erlitten hatte: Der Schaden wurde den elektromagnetischen Auswirkungen eines nahegelegenen Blitzeinschlags oder den daraus resultierenden statischen Aufladungen zugeschrieben.

Die Reaktion war drastisch und aufschlussreich für die Sorgfalt, mit der in einem Programm gearbeitet wurde, das Menschen befördern sollte. Es wurde ein Wiederherstellungsplan aufgestellt, dessen Ziel es war, das Vertrauen in alle Systeme der Trägerrakete, in die Bodenausrüstung, in die Instrumentierung und in die Anlagen wiederherzustellen. Sämtliche Bauteile mit Halbleitern wurden ersetzt, und es wurde beschlossen, alle Tests zu wiederholen, als wäre die GLV-2 gerade erst in der Eastern Test Range eingetroffen. Das Fahrzeug kehrte also administrativ an den Ausgangspunkt zurück.

Noch bevor die Wiederherstellung nach dem Blitzeinschlag abgeschlossen war, begann die Hurrikansaison. Am 27. August traf der Hurrikan Cleo das Gebiet von Cape Kennedy. Die zweite Stufe der GLV-2 wurde demontiert und eingelagert, der Errichter in die horizontale Position abgesenkt und die erste Stufe vertikal verankert belassen. Stufe II wurde am 1. September wieder aufgerichtet, am 2. wurde die Trägerrakete unter Spannung gesetzt, und am 3. September begannen die funktionalen Verifikationstests der Subsysteme.

Sie dauerten fünf Tage. Als die Vorhersagen anzeigten, dass der Hurrikan Dora Cape Kennedy erreichen würde, wurden beide Stufen der GLV-2 am 8. September demontiert und im Raketenmontagegebäude gesichert. Anschließend bedrohte der Hurrikan Ethel das Gebiet, und beide Stufen blieben bis zum 14. September in der Halle, als sie zum Komplex 19 zurückkehrten und wieder aufgerichtet wurden. Die am 18. September wiederaufgenommenen Funktionsverifikationstests wurden am 5. Oktober erfolgreich abgeschlossen.

Der atlantische Reigen war noch nicht zu Ende. Der Hurrikan Hilda zwang dazu, nach siebzehn Stunden einen am 30. September begonnenen Seetest des Gemini-Raumschiffs mit dem statischen Testartikel Nummer 5 zu unterbrechen; dieser Test betraf nicht die Trägerrakete, zeigt aber, wie sehr das Wetter die gesamte Arbeit jenes Herbstes bestimmte. Und der Hurrikan Isbell bedrohte das Gebiet am 14. und 15. Oktober: Seine Zugbahn verlief weit genug südlich des Kaps, um keine Demontage des Fahrzeugs zu erfordern, wenngleich die Tests eingeschränkt wurden.

Zwischenzeitlich ging die Arbeit weiter: Der kombinierte Systemtest vor dem Andocken des Raumschiffs wurde am 6. Oktober auf Komplex 19 abgeschlossen, eine Übung mit einem verkürzten Countdown und der Simulation der Flugereignisse mithilfe eines Simulators, der die elektrischen Eigenschaften des Raumschiffs nachbildete und das Vertrauen in die Trägerrakete stärken sollte. Die Tests zur elektroelektrischen Interferenz wurden am 12. Oktober abgeschlossen.

Die Häufung von Blitzschlag und Hurrikanen bei ein und demselben Fahrzeug veranlasste das Manned Spacecraft Center, einen radikalen Ausweg zu erwägen: vorzuschlagen, die GLV-2 wegen der möglichen Auswirkungen des elektromagnetischen Vorfalls vom 17. August und des Hurrikans Cleo aus dem Gemini-Programm zu nehmen. Bei diesem Vorschlag wäre die GLV-3 für die zweite Gemini-Mission eingesetzt und das Programm um einen Flug verkürzt worden.

Am 4. September 1964 empfahl die Space Systems Division der US Air Force, unterstützt von den Auftragnehmern der Trägerrakete, das Gegenteil: dass die GLV-2 wie geplant fliegen solle. Nach Prüfung der Vorfälle, ihrer Auswirkungen, der ergriffenen Korrekturmaßnahmen und der durchgeführten Nachtests waren sich die Space Systems Division, Martin, Aerospace und Aerojet-General einig, dass das Fahrzeug fliegen sollte, und die NASA folgte dieser Empfehlung.

Der Preis dafür war der Zeitplan. Am 29. September legte der Leiter des Gemini-Programms, Charles W. Mathews, dem Lenkungsgremium den neuen, aus Blitzschlag und Hurrikanbedingungen resultierenden Flugplan vor: GT-2 am 17. November, GT-3 am 30. Januar 1965 und GT-4 am 12. April, mit Abständen von drei Monaten zwischen GT-4 und GT-7 und von zweieinhalb Monaten für den Rest des Programms. In derselben Sitzung wurde beschlossen, die Brennstoffzelle aus GT-4 zu entfernen und durch Batterien zu ersetzen sowie auf GT-2 ältere Versionen der Zelle zu fliegen, um Flugerfahrung mit diesem Bauteil zu sammeln. Diese im September getroffene Entscheidung erklärt das einzige Ziel, das die Mission nicht erreichte.

Im November 1964 wurden zahlreiche Bodentests am Raumschiff Gemini 2 und seiner Titan durchgeführt. Am 24. November schloss GT-2 erfolgreich den Wet Mock Simulated Launch ab, eine Countdown-Übung in Originalgröße einschließlich der Betankung. Obwohl der Flug unbemannt sein sollte, wurde die Gelegenheit genutzt, um die Verfahren zum Anlegen der Anzüge und zum Ein- und Aussteigen der Besatzung zu proben: Die designierte Besatzung von Gemini 3 legte die Druckanzüge und die vollständige biomedizinische Instrumentierung an, unterstützt von ihrer Ersatzbesatzung sowie dem flugmedizinischen und bioinstrumentellen Personal, das an der Startoperation von GT-3 beteiligt sein würde. Aus diesem Test ergab sich eine praktische Entscheidung: Alle medizinischen Untersuchungen, das Anbringen der Bioinstrumentierungssensoren und das Anlegen der Anzüge sollten künftig im Pilotenvorbereitungsraum des Startkomplexes 16 stattfinden.

Der Countdown von GT-2 begann am 9. Dezember 1964 um 4:00 Uhr Ostküstenzeit und verlief normal, mit kleineren Unterbrechungen, bis etwa eine Sekunde nach der Triebwerkszündung. In diesem Moment beendete ein Abschaltsignal aus dem zentralen Betriebskontrollsystem den Startversuch.

Die Fehlersequenz war folgende: Ein Verlust des Hydraulikdrucks im primären Lenk- und Steuerungssystem der ersten Stufe der Trägerrakete löste eine automatische Umschaltung auf das Sekundärsystem aus. Während der 3,2 Sekunden dauernden Startverzögerung, die auf den Zündbefehl folgt, war diese Umschaltung als Abschaltbefehl instrumentiert, sodass das zentrale Betriebskontrollsystem den Start abbrach. Es war das Fehlererkennungssystem, das genau das tat, was von ihm verlangt wurde: Bei einem Fahrzeug, das eine Besatzung befördern soll, ist eine Lenkumschaltung auf der Startrampe Grund genug, nicht zu starten.

Die anschließende Untersuchung ergab, dass der Verlust des Hydraulikdrucks auf den Ausfall des primären Servoventils eines der vier Tandem-Aktuatoren zurückzuführen war, die die Bewegung der Schubkammern der ersten Stufe steuern. Die vier Tandem-Aktuatoren der Stufe I wurden durch neu konstruierte Aktuatoren ersetzt. Obwohl ein Teil der Nachtests kurz nach dem Abbruch der Mission begann, ruhte der Großteil der Vorbereitung der GLV-2 für einen erneuten Versuch, bis die neuen Aktuatoren eintrafen.

An jenem 9. Dezember wurde das Missionskontrollzentrum in Houston während des Startversuchs passiv und parallel zum Kontrollzentrum am Kap eingesetzt, hauptsächlich um die Startsoftware zu validieren. Houston empfing, verarbeitete und stellte reale und simulierte Daten der Trägerrakete und des Raumschiffs dar, und die Ergebnisse wurden als sehr zufriedenstellend bewertet. Der gescheiterte Versuch diente immerhin dazu, das Zentrum zu erproben, das später alle bemannten Missionen leiten sollte.

Am 19. Januar 1965 öffnete sich während des Countdowns von GT-2 das Wasserstoff-Einlassventil der Brennstoffzelle nicht. Man versuchte, das Problem zu beheben, bis klar wurde, dass ein Lösen des Ventils den Countdown verzögern würde; daraufhin wurde die Arbeit an der Zelle eingestellt, und sie wurde für den Flug nicht aktiviert.

Diese Entscheidung beruhte auf einer Monate zuvor getroffenen Grundlage. Die in Raumschiff Nummer 2 eingebaute Zelle entsprach nicht der damals geltenden Flugkonstruktion: Als sich die Konstruktion der Brennstoffzelle im Januar 1964 änderte, blieben mehrere Zellen der älteren, bereits mit bekannten Mängeln behafteten Bauart übrig, und es wurde als sehr wünschenswert erachtet, diese Baugruppe zusammen mit dem Reaktantenversorgungssystem im Flug zu erproben. Deshalb wurde vereinbart, das vollständige System auf GT-2 mitzuführen, jedoch nur nach dem Grundsatz „den Flug nicht zu beeinträchtigen". Als der Ventildefekt drohte, den Countdown zu verzögern, wurde diese Regel ohne Diskussion angewandt und die Aktivierung der Zelle abgesagt.

Gemini 2 startete um 14:03:59,861 Uhr UTC, 9:04 Uhr Ostküstenzeit, vom Komplex 19 in Cape Kennedy. Kurz nach dem Start kam es im Missionskontrollzentrum zu einem Stromausfall, und die Missionskontrolle wurde auf ein Verfolgungsschiff übertragen; der Ausfall wurde später auf eine Überlastung des elektrischen Systems durch die Fernsehteams zurückgeführt, die den Start übertrugen.

Das Raumschiff flog einen suborbitalen ballistischen Bogen über dem Atlantischen Ozean und erreichte eine maximale Höhe von 92,4 nautischen Meilen, etwa 171,1 Kilometern. Der gesamte Flug wurde von einem automatischen Bordsequenzer gesteuert, ohne jeglichen menschlichen Eingriff. Die Bremsraketen zündeten 6 Minuten und 54 Sekunden nach dem Start, und das Raumschiff wasserte 11 Minuten und 22 Sekunden später, 1848 nautische Meilen – 3422,4 Kilometer – südöstlich des Startpunkts, um 14:22:14 Uhr UTC. Die Gesamtdauer der Mission betrug 18 Minuten und 16 Sekunden.

Die Wasserung erfolgte 26 Kilometer vor dem vorgesehenen Aufschlagpunkt und 45 nautische Meilen vom Hauptbergungsträger, der USS Lake Champlain, entfernt. Das Raumschiff wurde um 15:52 Uhr UTC, 10:52 Uhr Ostküstenzeit, an Bord des Flugzeugträgers gehoben: Weniger als anderthalb Stunden nach dem Start befand sich das aus dem Grenzbereich der Atmosphäre zurückgekehrte Objekt an Deck eines Schiffs.

Der Bergungsaufwand war typisch für die Epoche und stand in keinem Verhältnis zur Flugdauer: Die Mission Gemini 2 wurde von 6562 Angehörigen des Verteidigungsministeriums, 67 Flugzeugen und 16 Schiffen unterstützt.

Alle Missionsziele wurden mit einer Ausnahme erreicht: Von der Brennstoffzelle wurden keine Ergebnisse gewonnen, da das System vor dem Start ausfiel und deaktiviert wurde. Der Hitzeschild und die Bremsraketen funktionierten wie erwartet, und das Raumschiff Gemini 2 wurde in ausgezeichnetem Zustand geborgen. Allerdings wurde festgestellt, dass die Temperatur des Kühlsystems des Raumschiffs zu hoch war – ein Befund, der in die spätere Arbeit am Kühlmittelsystem einfloss. Wie bei Gemini 1 trug die Kabine keine Sitze und keine Besatzung, sondern Flug-Instrumentierungspaletten, die das Verhalten von Struktur und Systemen während des gesamten Flugprofils aufzeichneten.

Die praktische Konsequenz war unmittelbar und darauf kam es an: Damit war bewiesen, dass das Gemini-Wiedereintrittsmodul dem schwersten Wiedereintritt standhielt, dem das Programm es aussetzen konnte, und dass das Raumschiff den gesamten Zyklus unbeschadet überstand. Mit diesem Ergebnis konnte der nächste Flug des Programms Menschen an Bord haben, und so geschah es: Gemini 3 startete im März 1965 vom selben Komplex 19 mit Virgil Grissom und John Young.

Die Geschichte von Gemini 2 endete nicht auf dem Deck der Lake Champlain. Das Wiedereintrittsmodul wurde auf die Gemini-B-Konfiguration umgerüstet – die für das Manned-Orbiting-Laboratory-Programm der US Air Force vorgesehene Raumschiffvariante mit einer in den Hitzeschild eingelassenen Luke für den Übergang zum Labor – und flog am 3. November 1966 erneut bei einem Test dieses Programms. Es wurde mit einer Titan IIIC vom Komplex 40 in Cape Kennedy gestartet, bei einem suborbitalen Flug von 33 Minuten, zusammen mit der Nutzlast OPS 0855.

Dieser zweite Flug machte die Kapsel zum ersten Raumschiff, das mehr als einen Flug seit dem Raketenflugzeug X-15 absolvierte, und zum einzigen bis zur Wiederverwendung eines sowjetischen VA-Raumschiffs im Jahr 1978. Es war zudem das einzige wiederverwendete US-amerikanische Raumschiff, bis das Space Shuttle Columbia 1981 seine zweite Mission flog, und die einzige wiederverwendete US-amerikanische Kapsel, bis die Crew Dragon Endeavour 2021 zum zweiten Mal startete. Es ist außerdem das einzige Gemini-Raumschiff, das mit Abzeichen der US Air Force geflogen ist.

Die Kapsel wird im Air Force Space and Missile Museum auf der Cape Canaveral Space Force Station ausgestellt, wenige Kilometer von dem Komplex entfernt, von dem aus sie zweimal startete.

Gemini 2 taucht in den populären Erzählungen des Raumfahrtprogramms selten auf: Es hatte keine Besatzung an Bord, erreichte keine Umlaufbahn und dauerte weniger als zwanzig Minuten. Seine Bedeutung liegt auf einer anderen Ebene. Es war der Flug, der die Frage des Hitzeschilds klärte, bevor jemand an Bord des Raumschiffs war, und er tat dies unter den härtesten Bedingungen, die sich absichtlich herbeiführen ließen.

Es ist außerdem ein Lehrbeispiel für die Widerstandsfähigkeit eines Programms gegenüber angehäuften Widrigkeiten. Ein naher Blitzeinschlag, vier Hurrikane, ein formeller Vorschlag, das Fahrzeug auszumustern, eine automatische Abschaltung bei bereits gezündeten Triebwerken und ein Ausfall der Brennstoffzelle beim letzten Countdown: Jede dieser Episoden hätte in einem Fehlschlag oder einem verlorenen Flug enden können. Das Ergebnis war eine Mission, die alle Ziele bis auf eines erfüllte, ohne dass eine einzige der Regeln gelockert wurde, die die Verzögerungen verursacht hatten. Und die Kapsel, die all das überstand, flog schließlich ein zweites Mal – sieben Jahre bevor irgendjemand ernsthaft über die Wiederverwendung von Raumschiffen sprach.