Little Joe 5B

Das Rettungssystem der Mercury bestand aus einem Turm mit einer Feststoffrakete an der Spitze, montiert auf der Nase des Raumschiffs, fähig, es von der Trägerrakete loszureißen und wegzutragen, falls beim Aufstieg etwas schiefging. Der kritische Moment dieser Rettung ist weder der Start noch das Vakuum der hohen Atmosphäre, sondern die Zwischenphase, in der die Kombination aus Geschwindigkeit und Luftdichte den maximalen Staudruck erzeugt: Dort muss der Turm die Kapsel gegen die größtmögliche aerodynamische Last ziehen, und die Struktur muss standhalten. Der erklärte Zweck der Tests der LJ-5-Familie war genau, die strukturelle Integrität des Raumschiffs und des Rettungssystems bei einem Rettungsmanöver nachzuweisen, das beim höchsten für einen Atlas-Start zum Orbitalflug vorgesehenen Staudruck ausgelöst wird.

Um eine echte Kapsel unter diese Bedingungen zu bringen, ohne eine Atlas zu verbrauchen, verfügte die NASA über die Little Joe: eine billige Trägerrakete, entstanden aus der Idee, Feststoffraketen zu bündeln, um Attrappen in voller Größe und vollem Gewicht über die Atmosphäre zu schieben. Der Bedarf war 1958 entstanden, als Fallversuche mit Attrappen bereits aerodynamische Daten zur Stabilität der Konfiguration im freien Fall lieferten, vergleichbare Daten zur angetriebenen Phase jedoch fehlten. Seitdem war die Little Joe wiederholt von Wallops Island an der Küste Virginias gestartet und hatte den Teil des Qualifikationsprogramms abgedeckt, für den keine Orbitalträgerrakete nötig war.

Der erste Versuch des Tests bei maximalem Staudruck mit einer Serienkapsel war Little Joe 5, gestartet am 8. November 1960 mit dem Raumschiff Nummer 3. Er scheiterte: Die Kapsel trennte sich nicht von der Trägerrakete. Laut der NASA-Zusammenfassung zur Startanlage war dieses Raumschiff am 27. September 1960 in Wallops eingetroffen und in sechs Wochen vorbereitet worden; zum Flug wurde knapp vermerkt, dass nicht alle Ziele erreicht wurden.

Der zweite Versuch, Little Joe 5A, flog am 18. März 1961 mit dem Raumschiff Nummer 14, das am 20. Januar jenes Jahres in Wallops angeliefert und in acht Wochen vorbereitet worden war. Er war ausdrücklich dafür gedacht, die im November wegen der fehlenden Trennung unerfüllt gebliebenen Ziele zu erreichen. Der Start verlief normal, doch nach 19 Sekunden zündete der Rettungsturm vorzeitig, in einer Situation, die der des vorherigen Flugs sehr ähnelte. Der Befehl zum Abbruchmanöver wurde gegeben, und der Haltering zwischen Trägerrakete und Adapter löste sich planmäßig, doch das Raumschiff blieb an der Trägerrakete hängen. Die Trennung gelang schließlich mithilfe der Bremsraketen, wobei der Befehl vor Erreichen des Apogäums übertragen wurde, sodass sie recht heftig ausfiel. Die Fallschirme öffneten sich bei rund 40.000 Fuß, und das Raumschiff wurde geborgen. Auch die Ziele von LJ-5A wurden nicht erreicht.

In Zahlen hatte LJ-5A etwa 7,7 Meilen Höhe, etwa 18 Meilen Reichweite und 22 Minuten und 48 Sekunden Flugdauer erreicht, mit einer Höchstgeschwindigkeit von 1.783 Meilen pro Stunde, einem maximalen Staudruck von 1.580 psf und einer Beschleunigung von 8 g. Die interne Einschätzung war eindeutig: Das Problem lag nicht in der Belastbarkeit des Raumschiffs, sondern in der Zündsequenz des Turms und in der Trennung.

Bei der Inspektion des von LJ-5A geborgenen Raumschiffs zeigte sich, dass die strukturellen Schäden trotz der abrupten Trennung nur oberflächlich waren. Diese Feststellung hatte zwei Folgen. Die erste, grundsätzliche: Die Struktur der Mercury hatte eine härtere Behandlung ausgehalten, als der Testplan vorsah, was das Vertrauen in die Konstruktion stärkte. Die zweite, praktische: Dieselbe Kapsel konnte erneut fliegen. Sie wurde instand gesetzt und in derselben Konfiguration unter der Bezeichnung 14A erneut gestartet — ein im Programm seltener Fall von Wiederverwendung.

Das Raumschiff 14A traf am 4. April 1961 auf Wallops Island für die Abbruchmission bei maximalem Staudruck, Little Joe 5B, ein. Die NASA-Zusammenfassung zur Startanlage verzeichnet eine Vorbereitungszeit von dreieinhalb Wochen, mit Abstand die kürzeste der gesamten Mercury-Tabelle: gegenüber 21 Wochen beim Raumschiff von MR-3 oder 25 Wochen bei dem von MA-2 wurde die 14A in etwas mehr als zwanzig Tagen instand gesetzt und auf die Startrampe gebracht. Die Eile war nicht willkürlich: Der erste bemannte Flug des Programms war für Anfang Mai angesetzt, und es war sinnvoll, die Akte des Rettungssystems vorher zu schließen.

Little Joe 5B startete am 28. April 1961 von Wallops Island, um das Rettungssystem der Mercury unter Bedingungen maximalen Staudrucks zu testen. Die Trägerrakete war die achte Little Joe in der Liste der unbemannten Missionen der NASA, und die Nutzlast war das Raumschiff 14A; das Missionsziel wird im offiziellen Datenblatt selbst als Erprobung von Rettung und Sequenz am Punkt des maximalen Staudrucks zusammengefasst.

Im Moment des Starts trat die Anomalie auf. Eines der Raketentriebwerke der Trägerrakete zündete erst nach etwa vier Sekunden. Diese Verzögerung brachte den Schub aus dem Gleichgewicht, und das Fahrzeug nickte in eine flachere Flugbahn als geplant. Die direkte Folge war, dass das Manöver, als der Zeitpunkt zur Ausführung des Abbruchs kam, bei höheren Staudrücken erfolgte als im Testplan festgelegt: Die Atmosphäre war an dem Punkt der Flugbahn, an dem der Turm ausgelöst wurde, dichter als vorgesehen.

Von da an funktionierte jedoch alles. Der Rest der Sequenzsysteme arbeitete planmäßig — Zündung des Turms, Trennung, Abwurf, Fallschirmentfaltung — und nach der Wasserung verlief die Bergung per Hubschrauber normal. Der Flug dauerte 5 Minuten und 25 Sekunden, erreichte etwa 2,8 Meilen Höhe (etwa 4,5 km) und etwa 9 Meilen Reichweite (etwa 14 km), mit einer Höchstgeschwindigkeit von 1.780 Meilen pro Stunde (2865 km/h), einer Höchstbeschleunigung von rund 10 g und einem maximalen Staudruck von 1.920 psf. Das von McDonnell gebaute Raumschiff hatte eine Startmasse von etwa 1141 kg.

Die Logik dieses Urteils macht die Mission interessant. Ein viersekündiger Zündausfall an einem Triebwerk der Trägerrakete ist für sich genommen eine ernste Anomalie und wurde als solche in der offiziellen Bilanz festgehalten, die den Flug als Erfolg für das Raumschiff und nur als teilweisen Erfolg für die Trägerrakete einstuft. Doch das Ziel des Tests war nicht, die Little Joe zu qualifizieren: Es war, die Kapsel und den Rettungsturm der schlimmsten glaubhaften aerodynamischen Last auszusetzen. Die Bahnabweichung, die den Abbruch in dichtere Luft drängte, tat genau das — und mehr.

Daher kam der vorläufige, an den NASA-Administrator übermittelte Bericht zu dem Schluss, dass nicht nur alle Testziele erreicht, sondern übertroffen worden waren, weil das Raumschiff höheren Staudrücken standgehalten hatte als gefordert. Die bis dahin nur theoretische Sicherheitsmarge wurde durch einen Zufall im Flug nachgewiesen. Verglichen mit den 1.580 psf von LJ-5A stellte der Spitzenwert von 1.920 psf bei LJ-5B einen deutlich härteren Test dar, und die Struktur überstand ihn ohne Beanstandung. Es war zudem die dritte Gelegenheit: Nach zwei Flügen mit verfehlten Zielen hätte eine dritte Verschiebung die Qualifikation des Rettungssystems über den ersten bemannten Flug hinausgeschoben.

LJ-5B war die letzte Little Joe von Mercury. Die Serie hatte 1959 mit LJ-1 begonnen — deren versehentlicher Start eine halbe Stunde vor dem Countdown, bei dem Kapsel und Turm durch ein elektrisches Leck in einem Relais der Rettungsrakete allein von der Halterung abhoben, als erster Schreckmoment des Programms in Erinnerung blieb — und mit BJ-1, LJ-6, LJ-1A, LJ-2, LJ-1B, LJ-5 und LJ-5A fortgesetzt. Nachdem der Abbruch bei maximalem Staudruck nun nachgewiesen war, hatte die kleine Trägerrakete von Wallops Island für Mercury keine Aufgabe mehr: Die folgenden Missionen der Liste sind bereits Mercury-Redstone und Mercury-Atlas, also bemannte Flüge und Orbitalqualifikation.

Die Serie hinterlässt eine aufschlussreiche Bilanz. Von ihren acht Flügen endeten mehrere mit teilweise verfehlten Zielen, und dennoch waren es die gewonnenen Informationen — einschließlich derer aus den Fehlschlägen —, die es erlaubten, das Rettungssystem für tauglich zu erklären, bevor ein Astronaut auf die Spitze einer Rakete gesetzt wurde. LJ-5B ist der Extremfall dieser Logik: eine Anomalie der Trägerrakete, verwandelt in ein Argument zugunsten des Raumschiffs.

Der Flug fällt in eine der angespanntesten Wochen des Programms. Am 12. April 1961 gab die Sowjetunion bekannt, dass Juri Gagarin die Erde in einem 108-minütigen Flug umkreist hatte, als erster Mensch überhaupt. Am 25. April, drei Tage vor LJ-5B, wurde Mercury-Atlas 3 von Cape Canaveral gestartet, mit einem „mechanischen Astronauten“ an Bord, und scheiterte: Die Trägerrakete drehte nicht in den vorgesehenen Kurs und nickte nicht in die richtige Flugbahn, das Abbruch-Erkennungssystem löste die Rettungsraketen aus, und der Sicherheitsoffizier zerstörte das Fahrzeug nach etwa vierzig Sekunden Flugzeit. Und am 5. Mai, eine Woche nach LJ-5B, flog Alan Shepard mit MR-3.

In diesem Zeitplan hat ein Rettungstest, der endlich gelingt — selbst um den Preis einer Anomalie der Trägerrakete —, ein Gewicht, das sich nicht erschließt, wenn man nur die Flugzahlen betrachtet. Am selben 28. April wurde zudem erfolgreich eine simulierte Startzählung für den ersten bemannten suborbitalen Flug abgeschlossen.

Die Kapsel 14A überstand ihre beiden Flüge und ist heute im Virginia Air and Space Center in Hampton (Virginia) ausgestellt, unweit des Zentrums, das das Programm leitete. Sie ist ein ungewöhnliches Objekt: ein Mercury-Raumschiff, das zweimal flog, das bei zwei verschiedenen Gelegenheiten von einem Rettungsturm von seiner Trägerrakete losgerissen wurde und das beim zweiten Mal einer höheren Last standhielt, als der Testplan von ihm verlangte.