Little Joe 1A

Die Geschichte von Little Joe 1A beginnt mit einem Fehlschlag, für den er selbst nichts konnte. Am 21. August 1959 zählte die NASA auf Wallops Island die Stunden bis zum ersten geplanten Start einer Little-Joe-Trägerrakete. Fünfunddreißig Minuten vor der geplanten Zeit war die Evakuierung des Geländes noch im Gange, und die Batterien des Programmiergeräts und des Zerstörungssystems der Trägerrakete wurden geladen. Eine halbe Stunde vor dem Start kam es zu einem Blitz. Als sich der Rauch verzog, war klar, dass nur die Kombination aus Kapsel und Turm weggeschleudert worden war, auf einer Flugbahn ähnlich der eines Abbruchs von der Rampe; die Trägerrakete und der Haltering des Adapters blieben unversehrt auf dem Startgerät. Nahe dem Apogäum, bei etwa 2.000 Fuß, löste sich der Ring, der den Turm mit der Kapsel verband, und die kleine pyrotechnische Auswurfrakete des Turms zündete. Die Kapsel fiel etwa 2.000 Fuß vom Startpunkt entfernt herunter.

Der Unfallbericht, veröffentlicht am 18. September 1959, machte für die vorzeitige Zündung der Rettungsrakete einen elektrischen Fehlerstrom verantwortlich, was Raketeningenieure als Transienten oder „Geisterspannungen" in einem Relaisschaltkreis bezeichneten. Der Defekt wurde in einer Spule lokalisiert. Der Flug, als LJ-1 katalogisiert, dauerte etwa zwanzig Sekunden, erreichte vier Zehntel einer Statute Mile an Höhe und fiel eine halbe Meile vom Startgerät entfernt herunter. Nichts von dem, was gemessen werden sollte, wurde gemessen.

Was gemessen werden sollte, war das Herzstück des Sicherheitssystems von Mercury. Ziel von LJ-1 war es, festzustellen, wie sich die Rettungsrakete unter den schwersten dynamischen Lastbedingungen verhielt, die während eines Mercury-Atlas-Starts erwartet wurden: der Moment, in dem das Gespann den maximalen dynamischen Druck durchquert, der Punkt, an dem eine Nottrennung am schwierigsten und gefährlichsten ist. Ohne diese Daten konnte kein Astronaut mit der Gewissheit in einen Atlas steigen, dass ihn der Turm von dort herausbringen würde. Der Test blieb unerledigt und musste wiederholt werden. Diese Wiederholung erhielt den Namen Little Joe 1A.

Die Little-Joe-Trägerrakete wurde genau zu diesem Zweck entwickelt. Ihr Treffen mit den Bietern fand am 21. Oktober 1958 statt, im Rahmen der Entwicklungsphase des bemannten Satellitenprojekts. Es war eine bewusst einfache Rakete: 48 Fuß hoch, 6,66 Fuß im Durchmesser, mit einem Höchstgewicht von 41.330 Pfund und einem Bündel aus acht Feststoffmotoren – vier Pollux und vier Recruit –, die 250.000 Pfund Schub entwickeln und eine Höchstlast von 3.942 Pfund heben konnten. Ohne Turbopumpen, ohne kryogene Treibstoffe, ohne die wochenlange Vorbereitung eines Atlas: Sie wurde auf einem Startgerät in Wallops Island montiert und gezündet.

Ihre Sparsamkeit war eine Programmtugend, kein Buchhaltungsdetail. Die vollständige Entwicklung von Little Joe wurde mit Mitteln finanziert, die an das Langley Research Center überwiesen wurden, in einer Höhe, die die Programmchronik selbst als Gesamtentwicklungskosten festhält – ein winziger Bruchteil dessen, was jeder Test mit einer einsatzfähigen Rakete kostete. Im Gegenzug konnte Little Joe das Profil des dynamischen Drucks eines Mercury-Atlas-Aufstiegs während der entscheidenden Sekunden reproduzieren, die allein für den Test des Rettungsturms von Interesse waren. Die NASA konnte es sich leisten, eine zu verlieren und es erneut zu versuchen, und genau das geschah mit LJ-1.

Wallops Island lieferte die andere Hälfte der Gleichung: eine eigene Anlage der Behörde an der Küste Virginias, mit dem Atlantik davor für die Bergung und ohne die Konkurrenz um Rampen und Startfenster von Cape Canaveral. Alle Flüge der Little-Joe-Serie von Mercury starteten von dort.

Little Joe 1A flog mit einer Liste formaler Ziele, die ehrgeiziger war als das schlichte „LJ-1 wiederholen". Das erste und wichtigste war die Durchführung eines geplanten Abbruchs des Raumschiffs gegenüber der Trägerrakete beim maximalen dynamischen Druck, der während des Aufstiegs eines Mercury-Atlas erwartet wurde. Die übrigen nutzten den Flug, um Daten zu sammeln: zusätzliche Zuverlässigkeitsinformationen über die Funktion des Brems- und des Hauptfallschirms von Mercury zu gewinnen; das Verhalten des Raumschiffs beim Aufprall auf das Wasser zu untersuchen; operative Erfahrung bei der Bergung einer schwimmenden Kapsel mittels eines Überwasserschiffs zu gewinnen; mehr Erfahrung und Vertrauen in das ferngesteuerte Schubabbruchsystem der Trägerrakete zu gewinnen; und den Rettungsmotor und den Turm zur Untersuchung zu bergen.

Diese Liste sagt viel über die Programmphilosophie im Jahr 1959 aus. Ein unbemannter, acht Minuten dauernder Flug widmete sich nicht nur einer einzigen Frage: Man hängte ihm alle an, die hineinpassten, denn jeder Start war zeitlich teuer, auch wenn er finanziell günstig war. Die Bergung von Rettungsmotor und Turm war insbesondere eine direkte Folge der Katastrophe vom August: Nach einer spontanen Zündung, die einem elektrischen Schaltkreis zugeschrieben wurde, war es ebenso wertvoll, die Hardware zurück auf der Werkbank zu haben, wie die Telemetrie.

Die Nutzlast war eine Boilerplate-Kapsel, ein Strukturmodell des Mercury-Raumschiffs ohne Systeme für bemannten Flug, und die Trägerrakete war die dritte gebaute Little Joe. An Bord befanden sich weder Besatzung noch Primat.

Der Start erfolgte am 4. November 1959 von der Startrampe auf Wallops Island. Die geplante Sequenz war folgende: Nach dem Abheben sollte das Drucksensorsystem ein Signal aussenden, sobald der vorgesehene Abbruch-Staudruck erreicht war, etwa dreißig Sekunden nach dem Start. Dieses Signal setzte sich in einen elektrischen Impuls um, der die Sprengbolzen auslöste, die das Raumschiff von der Trägerrakete trennen sollten, und der gleichzeitig den Zünder des Rettungsmotors aktivierte. Unter normalen Bedingungen sollten Kapsel und Turm im Moment der maximalen aerodynamischen Belastung nach vorn geschleudert werden – genau das, was das System tun würde, wenn ein Atlas mit einem Astronauten an Bord versagte.

Bis zur Trennung funktionierte alles wie vorgesehen. Der Sensor erkannte die Bedingung, der Impuls wurde ausgesendet, die Sprengbolzen lösten aus und das Raumschiff trennte sich von der Trägerrakete. Auch der Zünder des Rettungsmotors wurde aktiviert. Doch der Druck im Motor stieg erst nach mehreren Sekunden an. Als der Rettungsmotor tatsächlich Schub lieferte, befand sich die Kapsel nicht mehr am Punkt des maximalen dynamischen Drucks: Das Abbruchmanöver, das die Hauptaufgabe des Flugs war, wurde bei einem viel zu niedrigen dynamischen Druck ausgeführt.

Die Zahlen des Flugs machen es deutlich. Der maximal registrierte dynamische Druck betrug 168 Pfund pro Quadratfuß, während das nachzubildende Umfeld etwa 1.000 Pfund pro Quadratzoll betragen sollte, wie es für den Aufstieg eines Atlas charakteristisch ist. Die Höchstbeschleunigung erreichte 16,9 g. Die Kapsel erreichte eine Höhe von 9 Statute Miles – 47.520 Fuß – und eine Reichweite von 11,50 Statute Miles, mit einer Höchstgeschwindigkeit von 2.021,6 Meilen pro Stunde, was 2.040 Fuß pro Sekunde relativ zur Erde und 2.965 Fuß pro Sekunde relativ zum Raum entspricht. Der gesamte Flug dauerte acht Minuten und elf Sekunden.

Abgesehen von der Anomalie beim Rettungsmotor ist die Chronik des Flugs bemerkenswert unspektakulär, und das war eine gute Nachricht. Alle übrigen Ereignisse, vom Start bis zur Bergung, verliefen ohne Zwischenfälle. Der Brems- und der Hauptfallschirm funktionierten und lieferten die gesuchten Zuverlässigkeitsdaten; die Kapsel überstand den Aufprall auf das Wasser, schwamm und wurde von einem Überwasserschiff geborgen, womit die Übung zur Bergung auf See erfüllt war; und das ferngesteuerte Schubabbruchsystem der Trägerrakete fügte seiner Bilanz eine weitere erfolgreiche Ausführung hinzu.

Die NASA stufte die Mission als Teilerfolg ein. Diese Einstufung ist zutreffend und sollte richtig verstanden werden: Es war weder ein Versagen des Fahrzeugs noch des Raumschiffs, noch ein Unfall. Es war ein Test, der vollständig durchgeführt wurde, aber am falschen Punkt der Flugbahn, sodass die Frage, die den Flug motivierte – hält der Rettungsturm der aerodynamischen Belastung eines Atlas stand und funktioniert er dabei? –, unbeantwortet blieb. In der späteren Darstellung der Behörde selbst heißt es, dass Start und Bergung zwar zufriedenstellend verliefen, die Forscher jedoch das Rettungssystem bei diesem Flug nicht unter den maximalen aerodynamischen Belastungen testen konnten.

Aus diesem Grund wurde die Wiederholung des Tests geplant. Sie fand am 21. Januar 1960 mit Little Joe 1B statt, einem Flug mit fast identischem Profil: 49.104 Fuß Höhe, 11,70 Statute Miles Reichweite, dieselben 2.021,6 Meilen pro Stunde Höchstgeschwindigkeit und acht Minuten und fünfunddreißig Sekunden Dauer. Die Kette der Little-Joe-Flüge setzte sich danach mit LJ-2 am 4. Dezember 1959 fort – einem geplanten Abbruch in großer Höhe, um die 96.000 Fuß, kurz vor dem Abschalten der Haupttriebwerke der Trägerrakete, mit einem Rhesusaffen an Bord, um die physiologischen Auswirkungen von Beschleunigung und Schwerelosigkeit zu messen – und, bereits 1960 und 1961, mit LJ-5, LJ-5A und LJ-5B, die erneut dem Abbruch beim maximalen dynamischen Druck gewidmet waren, diesmal mit Serien-Mercury-Raumschiffen anstelle von Strukturmodellen.

Diese Beharrlichkeit zeigt die tatsächliche Schwierigkeit des Problems. Zwischen LJ-1, LJ-1A, LJ-1B, LJ-5, LJ-5A und LJ-5B widmete das Programm sechs Flüge einer einzigen Angelegenheit: dem Nachweis, dass der Turm den Astronauten in der schlimmsten möglichen Sekunde aus einer Rakete herausbringen konnte. Keiner dieser Flüge brachte jemanden irgendwohin, und alle waren Voraussetzung dafür, dass irgendjemand jemals fliegen konnte.

Little Joe 1A nimmt einen unbequemen Platz in den Listen des Programms ein: Es ist der Flug, der gemacht werden musste, weil der vorherige nicht abhob, und der wiederholt werden musste, weil der Rettungsmotor zu spät zündete. Dennoch ist seine tatsächliche Bilanz besser als sein Etikett. Er brachte das Rettungssystem nach dem Schreck vom August 1959 zu einem vollständigen Flug zurück, bestätigte die Trennung durch Sprengbolzen, lieferte zusätzliche Daten zu Fallschirm, Aufprall und Schwimmfähigkeit, übte die Bergung mit einem Schiff und bestätigte die Funktion der ferngesteuerten Schubabschaltung. All das ging in die Habenspalte ein und musste nicht erneut nachgewiesen werden.

Vom Ende der Serie aus betrachtet, ist die Bewertung der NASA für das Gesamtprogramm zutreffend: Die späteren Starts verliefen zufriedenstellend, und das Little-Joe-Programm bewies, dass das allgemeine Konzept des Mercury-Systems solide war. LJ-1A ist nicht der Test, der diese Frage abschloss, aber es ist der Flug, mit dem das Programm nach seinem ersten öffentlichen Rückschlag wieder in Gang kam, und derjenige, der genau den einen noch zu überprüfenden Punkt identifizierte.