Little Joe 2

Das Mercury-Programm entstand aus einem grundlegenden Widerspruch: Ein bemanntes Raumschiff musste mit Dutzenden von Testflügen qualifiziert werden, doch es fehlte sowohl das Geld als auch genug erstklassige Trägerraketen, um diese durchzuführen. Die Lösung fand das Team des Langley Research Center. Im Januar 1958 hatten Max Faget und Paul Purser auf dem Papier die Idee ausgearbeitet, vier Sergeant-Feststoffraketen – die bereits routinemäßig in Wallops eingesetzt wurden – zu bündeln, um eine Kapsel über die Stratosphäre hinaus zu schießen. Der Vorschlag wurde zunächst zurückgestellt, doch im August 1958 griffen William Bland und Ronald Kolenkiewicz diese vorläufigen Entwürfe eines billigen Bündels von Feststoffraketen wieder auf, das in der Lage war, Kapselattrappen in echter Größe und echtem Gewicht anzuheben.

Der Name stammte von den Konstruktionsplänen selbst. Die ersten Skizzen zeigten vier Kreise, und die Konstrukteure nannten das Projekt „Little Joe“ nach dem Würfelwurf zweier Einser beim Craps; als später vier kleinere Kreise für die Recruit-Triebwerke hinzugefügt wurden, hatte sich der Spitzname bereits durchgesetzt, verstärkt durch die vier großen stabilisierenden Flossen, die aus dem Rumpf herausragten. Die Namensgebung wird gewöhnlich Maxime Faget zugeschrieben.

Die Daseinsberechtigung des Fahrzeugs war rein wirtschaftlich. Little Joe kostete etwa ein Fünftel der Grundkosten einer Redstone, hatte deutlich geringere Betriebskosten, wurde in weit kürzerer Zeit entwickelt und geliefert und konnte – kein unwichtiges Detail – von den bereits vorhandenen Anlagen auf Wallops Island gestartet werden. Es war das erste von nur zwei Trägersystemen, die speziell und ausschließlich zur Qualifizierung bemannter Kapseln entworfen wurden, und eines der ersten operativen Fahrzeuge, das das Prinzip der Raketenbündelung anwandte. Mit den vier modifizierten Sergeant-Raketen – je nach Modifikation Castor oder Pollux genannt – und den vier zusätzlichen Recruit-Raketen, die in unterschiedlichen Sequenzen zündeten, variierte der Startschub von Profil zu Profil erheblich.

Der administrative Zeitplan des Little-Joe-Programms ist detailliert dokumentiert. Im November 1958 legte die Space Task Group Langley einen Vorschlag zur Unterstützung der Little-Joe-Phase von Mercury vor; Langley zeigte sich aufgeschlossen und teilte am 5. Dezember offiziell seine Bereitschaft zur Mitwirkung mit, wobei es die Vergabe von Ingenieurverträgen, den Bau, Dienstleistungen, Datenverarbeitung, Analyse und Veröffentlichung der Ergebnisse übernahm. Zwölf Unternehmen antworteten im November 1958 auf die Ausschreibung zum Bau des Rumpfes. Die Missile Division von North American Aviation gewann den Auftrag am 29. Dezember 1958, und am 31. Dezember lag bereits die Absichtserklärung zur Fertigung der Rümpfe der Testfahrzeuge vor, mit vorgesehenen Lieferungen alle drei Wochen ab Juni 1959. Am 23. Januar 1959 wurden dem Langley Research Center zusätzliche Mittel für das Little-Joe-Entwicklungsprogramm zur Verfügung gestellt; der Rest der Gesamtkosten des Programms war ihm bereits in einem früheren Vorgang überwiesen worden.

Der Flugplan wurde am 29. Januar 1959 verfasst und am 14. April aktualisiert. Seine primären Ziele nahmen bereits vorweg, was LJ-2 schließlich ausführen sollte: die Flugdynamik zu untersuchen, die Funktion des Bremsfallschirms zu prüfen, die physiologischen Auswirkungen der Beschleunigung auf einen kleinen Primaten zu bestimmen und, in gewissem Maße, die aerodynamischen Eigenschaften des Raumschiffs zu verifizieren. Im selben Januar wurde festgehalten, dass einige Little-Joe-Flüge Tierlasten mitführen würden, darunter Schweine und kleine Primaten.

LJ-2 kam nach einer wechselhaften Serie von Ergebnissen. Am 21. August 1959, während des Countdowns für den ersten geplanten Little-Joe-Start, löste sich die Fluchtrakete vorzeitig aus, 31 Minuten vor dem vorgesehenen Zeitpunkt: Die Kapsel stieg etwa 2.000 Fuß auf und fiel etwa 2.000 Fuß von der Startrampe entfernt herab. Ursache war ein defekter Fluchtstromkreis. Am 4. Oktober 1959 flog LJ-6 wie geplant, mit Zielen, die sich auf die Unversehrtheit von Rumpf und Triebwerkssystem, den Betrieb der Trägerrakete, die Gültigkeit der berechneten Windkorrekturen, die Gewinnung von Leistungs- und Belastungsdaten sowie die Überprüfung des Zerstörungssystems konzentrierten; der Flug dauerte 5 Minuten und 10 Sekunden, erreichte 37,12 Statute Miles Höhe und 79,4 Meilen Reichweite. Am 4. November 1959 wiederholte LJ-1A den Abbruchtest unter hoher aerodynamischer Belastung, den LJ-1 nicht hatte durchführen können, doch das dynamische Wachstum während des Manövers erwies sich als zu gering.

Als also der Dezember kam, waren zwei entscheidende Punkte noch immer nicht nachgewiesen: das Verhalten des Gesamtsystems bei einem Abbruch in großer Höhe und die Reaktion eines lebenden Organismus auf die vollständige Sequenz. Die interne NASA-Dokumentation bezeichnet den Flug als „Little Joe Test No. 3 (LJ-2)“, eine Testnummerierung, die sich von der öffentlichen Bezeichnung des Fahrzeugs unterscheidet.

Das biomedizinische Ziel war nicht nebensächlich. Vor Mercury hatte die US-Luft- und Raumfahrtmedizin bereits Erfahrung mit Primaten bei ballistischen Flügen gesammelt – Albert I., ein Rhesusaffe, war 1948 auf über 63 km geflogen –, doch was fehlte, war das Wissen, wie ein Lebewesen die genaue Sequenz bewältigte, die ein Astronaut bei einem Raketenversagen durchleben würde: Beschleunigung beim Aufstieg, Zündung des Fluchtmotors, Trennung, unkontrollierter freier Fall, Öffnung des Bremsfallschirms, Wasserung und Warten bis zur Bergung.

Der ausgewählte Passagier war „Sam“, ein Rhesusaffe (Macaca mulatta), geboren in den Vereinigten Staaten und stammend von der School of Aviation Medicine in San Antonio, Texas; sein Name ist das Akronym dieser Institution. Populärwissenschaftliche Quellen beziffern die ertragene Beschleunigung mit bis zu 12 g und die Dauer der Schwerelosigkeit mit rund drei Minuten.

Neben dem Primaten führte der Flug ein zusätzliches Experiment mit. Am 27. November 1959 stimmte die Air Force School of Aviation Medicine zu, ein Biopack für den Flug von Little Joe 2 beizusteuern: Das Paket enthielt Gerstenkeimplatten, Nervenzellen von Ratten, Gewebekulturen und weitere Proben dieser Art. Die Idee war, jede Flugminute zu nutzen, um biologisches Material der Beschleunigung und Strahlung des Flugprofils auszusetzen.

Am selben 27. November testete das Arnold Engineering Development Center das Feststofftriebwerk von Grand Central, das zum Antrieb des Fluchtsystems des Mercury-Raumschiffs diente, um die Zündung in großer Höhe zu überprüfen und die Kurve des Kammerdrucks über der Zeit zu bestimmen. Anders gesagt: Das Bauteil, dessen Verhalten LJ-2 im echten Flug demonstrieren sollte, wurde kaum eine Woche zuvor auf dem Prüfstand charakterisiert.

LJ-2 startete von Wallops Island. Die Abbruchsequenz wurde von Zeitgebern nach 59 Sekunden Flugzeit ausgelöst, in etwa 96.000 Fuß Höhe und bei Mach 5,5 – also mitten im Aufstieg und in einem realistischen Notfallregime. Das Fluchttriebwerk zündete wie vorgesehen und beschleunigte das Raumschiff auf etwa Mach 6, wodurch es einen Höhepunkt von 53,03 Statute Miles erreichte. Alle übrigen Sequenzen liefen wie geplant.

Die offizielle Mercury-Flugdatenzusammenfassung verzeichnet für LJ-2 eine maximale Höhe von 280.000 Fuß (53,03 Statute Miles; 46,08 nautische Meilen), eine maximale Reichweite von 194,40 Statute Miles, eine maximale Geschwindigkeit von 5.720 Fuß pro Sekunde bezogen auf den Boden und 6.550 Fuß pro Sekunde bezogen auf den Raum – 4.465,9 Meilen pro Stunde im Raumbezugssystem – sowie eine Flugdauer von 11 Minuten und 6 Sekunden, gemessen vom Start bis zum Aufschlag. Die Telemetrie war so ausgelegt, dass sie während des Flugs in der Größenordnung von 80 Bit an Informationen aufzeichnete.

Die Bergung des Raumschiffs war rund zwei Stunden nach dem Start abgeschlossen. Die Wasserung erfolgte im Atlantik, und die Rettung übernahm der Zerstörer USS Borie, der die Kapsel mit dem lebenden und unversehrten Affen barg. Die NASA hielt fest, dass der Primatenpassagier „Sam“ die Reise und die Bergung in gutem Zustand überstand, und betrachtete alle Missionsziele als erfüllt.

Dieses Detail – die Bergung als vollwertiges Ziel und nicht als nachträgliche Formalität – erklärt, warum der Flug erst dann als abgeschlossen galt, als das Tier an Bord des Schiffes war. Das Rettungsmanöver auf offener See war eine der Unbekannten des Programms, und beim nächsten Flug sollte die Hubschrauber-Variante erprobt werden.

Der Wert von LJ-2 liegt nicht in seiner Höhe, die im Vergleich zu Big Joe 1 oder den späteren Redstone-Flügen bescheiden war, sondern in der Kombination von Bedingungen, die er zum ersten Mal reproduzierte: ein realer Abbruch in großer Höhe, Wiedereintrittsdynamik ohne Kontrollsystem, Öffnung des Bremsfallschirms, ein lebender Passagier und eine Bergung auf See – alles in derselben Mission und alles funktionierend.

Seine Daten wurden auch nach dem Flug weiter ausgewertet. Am 1. Februar 1960 wurde eine Studie über den äußeren und inneren Lärm von Raumkapseln abgeschlossen, die die akustischen Umgebungen von Flugkörpern und Raumfahrzeugen umfasste – Lärm der Raketentriebwerke, der Grenzschicht und der Bordausrüstung –, die unter anderem die bei den Testflügen von Big Joe I und Little Joe 2 gewonnenen Messungen nutzte. Die Schlussfolgerung der NASA war zu diesem Zeitpunkt weiterhin, dass der Innenlärmpegel für den Komfort des Piloten zu hoch war, und die Space Task Group forderte Daten zur Lärmübertragung durch die Struktur eines echten Serienraumschiffs an. Es ist ein gutes Beispiel dafür, wie ein Qualifizierungsflug eine Frage nicht abschließt, sondern sie in eine messbare Anforderung verwandelt.

Am 21. Januar 1960 startete Little Joe 1B von Wallops mit einer weiteren Rhesusäffin, „Miss Sam“, an Bord. Ihre Ziele wiederholten die von LJ-1 und LJ-1A – den Flügen, die wegen vorzeitiger Auslösung beziehungsweise unzureichendem dynamischem Wachstum gescheitert waren – und ergänzten eine physiologische Studie des Primaten, die sich auf die Auswirkungen des schnellen Einsetzens der umgekehrten Beschleunigung bei einem Abbruch unter maximalem Staudruck konzentrierte; außerdem wurde das Hubschrauber-Bergungssystem von Mercury erprobt. Alle Sequenzen funktionierten: Das Raumschiff erreichte 9,3 Statute Miles Höhe, 11,7 Meilen Reichweite und 2.021,6 Meilen pro Stunde, und dreißig Minuten nach dem Start setzte ein Hubschrauber der Marines die Kapsel samt Insassin auf der Wallops Station ab, wobei sich „Miss Sam“ in gutem Zustand befand.

Mit LJ-2 und LJ-1B schloss das Programm den Block der Abbruchtests mit lebendem Passagier ab und konnte sich auf die Qualifizierungsflüge mit Redstone und Atlas konzentrieren, die zu Ham, zu Enos und schließlich zu den Astronauten führen sollten.

Die bei der Mission Little Joe 2 verwendete strukturelle Mercury-Attrappe wird im Airpower Park and Museum in Hampton, Virginia, ausgestellt aufbewahrt.

Bei den Zahlenangaben ist Vorsicht geboten. Der Höhepunkt erscheint in populärwissenschaftlichen Quellen im Text als 55 Meilen (88 km) und in der zusammenfassenden Datentabelle desselben Artikels als 53 Meilen, während die offizielle Mercury-Flugdatenzusammenfassung 280.000 Fuß angibt, also 53,03 Statute Miles – ein Wert, der mit dem für die Mission in dieser Enzyklopädie verzeichneten übereinstimmt. Es wurde der NASA-Wert übernommen. Ebenso wird der Schub der Trägerrakete in der Projektchronologie als 250.000 Pfund und in Sekundärquellen als etwas weniger als 230.000 Pfund (1.020 Kilonewton) maximaler Auslegungsschub angegeben; beide werden hier so wiedergegeben, wie sie sind: zwei unterschiedliche Zahlen aus unterschiedlichen Quellen.