Beach Abort

Ein Rettungssystem beim Start existiert nur für eine einzige Sache: die bemannte Kabine schnell von der Rakete zu trennen, die sie trägt, sobald diese Rakete aufhört, ein Fahrzeug zu sein, und zu einem kurz vor der Explosion stehenden Treibstofftank wird. Bei Mercury erfüllte diese Funktion ein Gitterturm, der über der Kapsel montiert war, mit einem Feststofftriebwerk an der Spitze, das beim Zünden das Raumschiff nach oben und zur Seite zog, weg von der Feuersäule.

Innerhalb dieser allgemeinen Aufgabe ist die anspruchsvollste Variante nicht diejenige, die mitten im Aufstieg auftritt, sondern diejenige, die eintritt, bevor sich die Rakete überhaupt bewegt hat. Ein Ausfall in großer Höhe lässt Spielraum: Das Raumschiff verfügt bereits über Energie, es bleibt Zeit, Fallschirme zu entfalten, und es liegt offenes Meer voraus. Ein Ausfall auf der Rampe hingegen lässt nichts übrig. Die Kapsel steht still, wenige Meter über dem Boden, oben auf einer beladenen Trägerrakete; das Rettungssystem muss ihr in einem einzigen Augenblick die gesamte Höhe und Reichweite geben, die sie braucht, damit sich die Fallschirme öffnen und sie im Wasser landet, bevor der Fallschirm sich überhaupt vollständig entfaltet hat. Diese Bedingung, der „off-the-pad abort", ist es, die die Größe des Rettungstriebwerks bestimmt und entscheidet, ob der Turm ein Schmuckstück oder ein Rettungsanker ist.

Deshalb konnte der Test nicht auf dem Papier stattfinden. Man musste einen echten Turm auf einem echten Raumschiff zünden, ohne Rakete darunter, und die gesamte Sequenz beobachten: Zündung, Aufstieg, Abtrennen des Turms, Öffnen des Bremsfallschirms, Öffnen des Hauptfallschirms, Wasserung, Schwimmfähigkeit und Bergung. Jedes Glied, das in dieser Kette versagte, verwandelte die Rettung in einen anderen, aber ebenso tödlichen Unfall.

Das getestete Gerät bestand aus einer röhrenförmigen Struktur, die über dem aerodynamischen Hitzeschild der Kapsel montiert war, und an ihrem Ende einem Feststofftriebwerk mit drei Düsen, die so ausgerichtet waren, dass der Schub am Raumschiff vorbeiging, ohne es zu verbrennen, mit einer leichten Neigung, die die Baugruppe von der Vertikalen der Rampe wegführte. Das Triebwerk wurde von der Grand Central Rocket Company in Redlands (Kalifornien) hergestellt, und sein Verhalten war Gegenstand einer eigenen Qualifikationskampagne: Das Arnold Engineering Development Center testete es, um die Zündung in großer Höhe zu überprüfen und die Kurve des Kammerdrucks über der Zeit zu bestimmen, und im Höhenwindkanal des Lewis Research Center wurden drei Rettungstriebwerke auf ein Raumschiffmodell unter äquivalenten Bedingungen großer Höhe gezündet, eines davon auf einer Vierkomponentenwaage, um die Schubfehlausrichtung zu messen. Diese Tests wurden Ende Juli 1960 abgeschlossen und kamen zu dem Schluss, dass das Triebwerk die Betriebsanforderungen erfüllte.

Die Sorge um die Fehlausrichtung war nicht theoretisch. Beim ersten Test einer Startrampenabbruchsituation in realem Maßstab, durchgeführt auf Wallops Island von der Pilotless Aircraft Research Division des Langley-Zentrums mit einem Raumschiff realen Gewichts und realer Größe, verlief der Flug in den ersten fünfzig Fuß im Wesentlichen geradlinig, und danach kippte das Raumschiff und drehte sich mehrfach, bis es in geringer Entfernung vom Ufer aufschlug. Die Ursache wurde im Verlust des Graphiteinsatzes einer der drei Düsen der Abbruchrakete gefunden, was den Schub ablenkte. Es war eine frühe und billige Lektion darüber, wie wenig nötig ist, damit ein Rettungssystem die Kapsel in die falsche Richtung schießt.

Vor dem Flug im Mai gab es daher eine Testreihe am selben Strand. Nach diesem ersten gescheiterten Versuch wurde ein Startrampenabbruchflug mit einer strukturellen Attrappe („boilerplate") durchgeführt, die bereits mit der Produktionsversion des Turms und der Rettungsrakete ausgestattet war; dieser erfolgreiche Flug war der erste operative Test des Grand-Central-Triebwerks. Danach folgte ein zweiter Strandtest mit einer weiteren Attrappe, diesmal mit Instrumenten zur Messung von Schalldruckpegel und Vibration ausgestattet, deren Zweck es war, die akustische und vibratorische Umgebung kennenzulernen, der die Kapsel während der Zündung der Abbruchrakete ausgesetzt war; ihre Ergebnisse wurden in einem internen Langley-Memorandum vom Oktober 1959 festgehalten. Diese Reihe von Strandstarts war buchstäblich der Vorbote der Little-Joe-Kampagne, in der dasselbe System bereits im Flug und mit der entsprechenden Trägerrakete getestet werden sollte.

Daher stammt der Name der Mission: „beach abort", Strandabbruch, weil die Rampe der Sand von Wallops Island war und der Schauplatz des Tests die Atlantikküste. Der Ausdruck wurde geprägt, um diese Starts von dem Abbruch zu unterscheiden, der im Flug mit den Little Joe getestet werden sollte, und von dem, der gegebenenfalls tatsächlich in Cape Canaveral eintreten würde.

Am 9. Mai 1960 wurde von Wallops Island aus das erste Produktionsraumschiff von McDonnell gestartet, mit seiner eigenen Rettungsrakete als einziger Antriebskraft. Die offizielle Bezeichnung des Tests war „beach-abort test", und seine Ziele lauteten, wie formuliert, die Bewertung der Leistung des Rettungssystems, des Fallschirm- und Wasserungssystems sowie der Bergungsoperationen bei einem Abbruch von der Rampe.

Die Sequenz verlief wie vorgesehen. Der Turm zündete und hob die Kapsel vom Bodenniveau auf ein Apogäum von etwa 751 Metern mit einer Höchstgeschwindigkeit von 436 Metern pro Sekunde; die Baugruppe beschrieb einen kurzen Bogen zum Meer hin, der Turm trennte sich ab, das Fallschirmsystem entfaltete sich, und das Raumschiff wasserte etwa 0,97 Kilometer vom Startpunkt entfernt. Der gesamte Flug, von der Zündung bis zum Wasserkontakt, dauerte eine Minute und sechzehn Sekunden: Die Kürze ist genau das Merkmal, das diese Art von Test definiert, denn ein Startrampenabbruch entscheidet sich in dieser Handvoll Sekunden.

Die Bergung war Teil des Tests im gleichen Rang wie der Flug. Ein Hubschrauber des Marine Corps ortete und barg die Kapsel siebzehn Minuten nach dem Start, eine Zeit, die ebenso wichtig war wie das Apogäum: Bei einem echten Abbruch befände sich ein Astronaut darin, und das Bergungsverfahren musste zeitlich genau abgestimmt und geübt sein, nicht improvisiert.

Der Test wurde als erfolgreich eingestuft. Das Raumschiff flog, der Turm funktionierte, die Fallschirme öffneten sich, die Kapsel schwamm, und der Hubschrauber holte sie aus dem Wasser; die vier Elemente, die überprüft werden sollten, hielten stand. Die Kapsel Nummer 1 kehrte anschließend zum McDonnell-Werk für einen Integritätstest zurück, was einiges über den Zustand aussagt, in dem sie ankam.

Der Vorbehalt betraf das Abtrennen des Turms: Der Trennabstand zwischen Turm und Kapsel erwies sich als unzureichend. Bei einem Startrampenabbruch muss sich der Turm sauber entfernen und weit fallen, denn die Kapsel folgt dahinter und wird in demselben Luftraum ihre Fallschirme öffnen. Die Angelegenheit wurde mit dem Test nicht abgeschlossen: Die sichere Trennung des Raumschiffs von der Trägerrakete und vom Rettungssystem selbst war Gegenstand umfangreicher Studien von Space Task Group, Convair-Astronautics, Space Technology Laboratories, McDonnell und dem Marshall Space Flight Center, festgehalten in internen Projektdokumenten über den Trennabstand bei Mercury-Redstone, dessen statistische Streuung und die Exzentrizität des Schubs der Rettungsrakete gegenüber der Atlas-Trägerrakete.

Das ist eigentlich der bleibende Wert des Beach Abort: nicht so sehr, gezeigt zu haben, dass das System funktionierte – was fast als selbstverständlich galt –, sondern gemessen zu haben, mit welchen Spielräumen es das tat, und Zahlen auf das gesetzt zu haben, was bis dahin nur Schätzungen waren.

Sieben Monate nach dem Wallops-Flug aktivierte sich der getestete Abbruchmodus, ohne dass jemand danach verlangt hätte. Am 21. November 1960 erlosch beim Startversuch von Mercury-Redstone 1 das Redstone-Triebwerk unmittelbar nach der Zündung, während die Rakete noch auf der Rampe stand, und das Rettungssystem löste aus und schoss von der Kapsel weg. Der Turm flog allein; das Raumschiff blieb, statt losgerissen zu werden, dort, wo es war, oben auf einer beladenen Trägerrakete, und entfaltete seinen Fallschirm über der Rampe selbst. Es war die im Programm als „Vier-Zoll-Flug" bekannte Episode.

Der Kontrast zum Beach Abort erklärt, warum der Test im Mai nötig gewesen war und zugleich, warum er nicht ausreichte. Am Strand war die Sequenz in der richtigen Reihenfolge und mit der Kapsel fest verbunden mit dem Turm abgelaufen; in Cape Canaveral lief sie außer der Reihe ab, wobei sich der Turm löste, bevor er irgendetwas zog. Das Rettungssystem tat, was sein Zeitgeber ihm befahl, und was dabei zutage trat, war nicht das Grand-Central-Triebwerk, sondern die Logik, die entschied, wann es zünden und in welcher Reihenfolge sich die Elemente trennen sollten. Daraus ergaben sich Korrekturen, die angewandt wurden, bevor die bemannte Serie zum Fliegen kam, und deshalb wurde der Startrampenabbruch erneut getestet, nun bereits in die Kommandokette des Fahrzeugs integriert, in der Qualifikationsflugkampagne, die den Flügen mit Astronaut vorausging.

Das Raumschiff, das den Beach Abort flog, hatte ein zweites Leben als Museumsstück. Nach dem Integritätstest bei McDonnell landete die Mercury-Kapsel Nummer 1 – die erste der Produktionsserie und die einzige, die ohne Rakete darunter flog – ausgestellt im New York Hall of Science in Corona Park (New York), von der Decke hängend und mit einem angekoppelten Rettungsturm, dessen Herkunft nicht dokumentiert ist. Es ist ein kleines, für die Raumfahrtmuseografie jener Zeit typisches Detail, das aber erwähnenswert ist: Der Turm, der heute über dieser Kapsel zu sehen ist, ist nicht notwendigerweise derjenige, der sie vom Sand von Wallops Island abhob.

Im Verzeichnis der Mercury-Flüge nimmt der Beach Abort einen besonderen Platz ein. Er war weder ein Orbital- noch ein Suborbitalstart im üblichen Sinn, er trug keine Trägerrakete und strebte weder Höhe noch Geschwindigkeit an: Er war der Test eines Subsystems, das an die Grenze seiner ungünstigsten Belastungshülle getrieben wurde. Gerade deshalb bleibt er meist außerhalb der Missionslisten und wird in den Darstellungen des Programms kaum erwähnt, die von den Little Joe direkt zu den bemannten Mercury-Redstone springen.

Doch ohne diese eine Minute und sechzehn Sekunden Flug wäre das Programm in die bemannte Phase eingetreten, ohne jemals von Anfang bis Ende das einzige Manöver überprüft zu haben, das einen Astronauten im schlimmstmöglichen Moment retten konnte: den Zeitraum zwischen der Zündung der Trägerrakete und dem Augenblick, in dem sich das Raumschiff zu bewegen beginnt. Der Beach Abort ist in diesem Sinne einer der billigsten und lohnendsten Tests des gesamten Mercury-Programms.