Mercury-Redstone BD

Anfang 1961 hing das bemannte Mercury-Programm vollständig von der Redstone ab. Es war keine neue Maschine: Sie stammte von der ballistischen Rakete des Heeres und der ersten Stufe der Jupiter-C, mit verlängerten Tanks für ausreichend Treibstoff und dem Rocketdyne-A-7-Triebwerk der militärischen Redstone anstelle des Triebwerks, das das Heer gerade ausmusterte. Auf dieser Grundlage war eine sorgfältige Qualifizierungsarbeit für den bemannten Flug geleistet worden: Die Trägheitsnavigation ST-80 war durch den einfacheren und damit zuverlässigeren Autopiloten LEV-3 ersetzt worden; eine Stickstoffflasche zur Druckbeaufschlagung und ein zusätzlicher Wasserstoffperoxid-Tank zur Versorgung der Turbopumpe während einer längeren Brenndauer waren hinzugefügt worden; hochwertige Strahlablenkflossen wurden gefordert, weil Alkohol und Brenndauer den Grafit angriffen; und vor allem war ein automatisches System zur Erkennung von Fehlstarts eingebaut worden, das Steuerung, Schub und Stromversorgung überwachte und bei einer Anomalie das Triebwerk abschaltete und den Rettungsturm der Kapsel auslöste. Selbst das Flugsicherheitssystem war angepasst worden, mit einer Verzögerung von drei Sekunden zwischen Triebwerksabschaltung und Selbstzerstörung des Fahrzeugs, um dem Rettungsturm Zeit zu geben, die Kapsel wegzutragen.

Das Ergebnis war paradox: Durch die vielen Änderungen setzte die NASA praktisch keine erprobte Rakete mehr ein, sondern faktisch eine neue, ohne die direkte Unterstützung der Flugdaten, die frühere Redstone- und Jupiter-C-Flüge gesammelt hatten. Und die ersten drei Mercury-Redstone-Flüge bewiesen das. Der erste bewegte sich kaum von der Startrampe. Mercury-Redstone 1A und Mercury-Redstone 2 flogen, aber beide überbeschleunigten: der erste wegen eines defekten Beschleunigungsmessers, der zweite wegen eines Flüssigsauerstoff-Reglers, der das Triebwerk überversorgte und das Ende des Schubs vorzog. Bei MR-2, dem Flug des Schimpansen Ham, endete diese Kette von Ereignissen in einem unerwünschten Abbruch, bei dem der Rettungsturm ausgelöst wurde und die Kapsel viel weiter als vorgesehen niederging.

Die offizielle Chronologie des Programms fasst es am 24. März 1961 unumwunden zusammen: Nach Analyse des Verhaltens der Trägerrakete bei MR-1A und MR-2 waren die Verantwortlichen des Marshall Space Flight Center und der Space Task Group der Ansicht, dass es eine Reihe von Problemen gab, die vor dem bemannten Flug behoben werden mussten. Die Liste war konkret — Vibration der Strahlablenkflossen, Vibration des Instrumentenraums, Ausfall des Schubregelsystems und einige andere Bereiche, die Aufmerksamkeit erforderten — und die Lösungen waren in den Ingenieurbüros erarbeitet und formuliert worden. Was fehlte, war der Flugnachweis. Man hielt es für nötig zu fliegen, um die Korrekturen zu überprüfen, und so wurde der Trägerraketen-Entwicklungsflug programmiert und durchgeführt.

Die Entscheidung war nicht einstimmig. Von Braun setzte MR-BD trotz der Proteste jener, die meinten, die Probleme von MR-2 seien bereits erkannt und leicht behoben worden, zwischen MR-2 und MR-3 in den Zeitplan; zu ihnen gehörte Alan Shepard selbst, der am meisten von einer Vorverlegung des bemannten Flugs zu gewinnen hatte. Von Braun blieb unnachgiebig: Die Redstone könne erst dann als tauglich gelten, einen Menschen zu befördern, wenn sie einen einwandfreien Flug absolviert habe, und die Leistung der Trägerrakete bei MR-1A und MR-2 habe kein akzeptables Niveau erreicht, um einen menschlichen Passagier zu befördern. Rückblickend fasst diese Diskussion zwei Schulen der Flugtechnik zusammen: die, die der Diagnose vertraut, und die, die nur dem Nachweis vertraut.

Die veröffentlichten Testziele für MR-BD sind von aufschlussreicher Kürze: die Korrekturen der Trägerraketenprobleme aus dem MR-2-Flug zu untersuchen, aufgeführt als strukturelle Rückkopplung auf das Steuersystem, die das „Klappern" der Ablenkflossen erzeugte, Vibration des Instrumentenraums und Fehlfunktion der Schubregelung. Der gesamte Flug existierte, um diese drei Punkte zu beantworten.

Die Ursache der vorangegangenen Überbeschleunigungen wurde in einem Servoventil gefunden, das den Wasserstoffperoxid-Durchfluss zum Dampferzeuger nicht korrekt regelte und dadurch die Treibstoffpumpen über ihr normales Maß hinaus beanspruchte. Bei MR-BD und den nachfolgenden Mercury-Redstone-Flügen wurden der Schubregler und der Geschwindigkeitsintegrator geändert, um zu verhindern, dass die Rakete das Geschwindigkeitslimit erneut überschritt. Zusätzlich wurden Änderungen eingeführt, damit die Triebwerksabschaltung nicht durch Treibstofferschöpfung statt durch ein programmiertes Signal ausgelöst wurde — genau jene Abfolge, die bei MR-2 zu einem unbeabsichtigten Abbruch und zur Auslösung des Rettungssystems geführt hatte.

Die dritte Front war struktureller Natur. Der obere Abschnitt der verlängerten Redstone litt unter harmonischen Vibrationen, die durch die aerodynamische Belastung ausgelöst wurden. Die Antwort bestand darin, vier Versteifungen am Ballastteil anzubringen und etwa 210 Pfund (95 kg) Isolierung an der Innenhaut des oberen Teils des Instrumentenraums der Mercury-Redstone anzubringen. Es war keine elegante Lösung — im Wesentlichen ging es darum, zu versteifen und zu dämpfen —, aber sie packte das Phänomen dort an, wo es sich zeigte.

MR-BD trug kein einsatzfähiges Mercury-Raumfahrzeug. Die Nutzlast war ein Boilerplate, eine strukturelle Attrappe, mit einem inerten Rettungsturm; sie trug auch kein Retropaket und keine Trennraketen. Der Grund dafür ist, dass der Flug nicht das Raumfahrzeug testete: Er testete die Trägerrakete. Jedes an Bord funktionierende System der Kapsel hätte zusätzliche Variablen eingeführt, ohne Informationen über das zu liefern, was gemessen werden sollte. Aus demselben Grund bestand keinerlei Absicht, Trägerrakete und Attrappe zu trennen.

Die Vorbereitung folgte dem gewohnten Rhythmus des Programms in jenen Wochen. Am 7. März 1961 wurde die Trägerrakete Redstone Nummer 5 für den Trägerraketen-Entwicklungsflug in Cape Canaveral angeliefert, am selben Tag, an dem das für den bemannten Flug von Grissom vorgesehene Raumfahrzeug Nummer 11 eintraf. Am 20. März 1961 übermittelte das Marshall Space Flight Center der Space Task Group und den übrigen beteiligten Organisationen die Flugbahndaten des Tests, mit einer Beschreibung seines Zwecks, die keine andere Deutung zuließ: eine abschließende Überprüfung des Trägerraketensystems vor den bemannten suborbitalen Flügen zu liefern.

Der Start erfolgte um 0:30 Uhr Ostküstenzeit vom Startkomplex 5 der Luftwaffenstation in Cape Canaveral. Die Mission dauerte acht Minuten und dreiundzwanzig Sekunden. Der Verbund erreichte einen Gipfelpunkt von 113,5 Meilen (182,7 km) und legte eine Reichweite von 307 Meilen (494 km) zurück, mit einer Höchstgeschwindigkeit von 5.123 mph (8.245 km/h), einem maximalen Staudruck von 580 psf und einer maximalen Belastung von 11 g.

Trägerrakete und Attrappe fielen wie vorgesehen gemeinsam 307 Meilen (494 km) vom Startpunkt entfernt, fünf Meilen (8 km) vor dem geplanten Punkt, und sanken im Atlantik, nachdem beim Abstieg eine Sofar-Bombe gezündet hatte. Die Leistung der Trägerrakete war ausgezeichnet, mit der einzigen Einschränkung einer gewissen Vibration im Bereich des Adapters — also genau dem Abschnitt, der die Versteifungen und die Isolierung veranlasst hatte. Die Korrektur hatte das Problem verringert, ohne es vollständig zu beseitigen.

Die offizielle Bewertung war eindeutig: Alle Testziele wurden erreicht, und infolge dieses Tests wurde die Trägerrakete für den bemannten Flug bei den geplanten suborbitalen Missionen qualifiziert. George Low teilte dies dem NASA-Administrator in einem Vermerk vom 27. März 1961 mit, drei Tage nach dem Flug, und der Programmstand wurde im Quartalsbericht der Space Task Group für den am 30. April 1961 endenden Zeitraum festgehalten. Die Mission gilt als vollständig erfolgreich.

Es lohnt sich, zu ermessen, was das für den Zeitplan bedeutete. Genau diese Wochen waren die schlechtesten des Programms in puncto Tests: Am 18. März 1961, sechs Tage vor MR-BD, war der Flug Little Joe 5A erneut wegen vorzeitiger Auslösung des Rettungsturms gescheitert, wobei sich fast genau das Problem vom November 1960 wiederholte und die Ziele unerreicht blieben. Vor diesem Hintergrund hat ein Flug, der exakt so verläuft wie geplant, einen Wert, der über die Daten hinausgeht: Er stellt das Vertrauen wieder her.

Nachdem die Trägerrakete qualifiziert war, konnte die nächste Mission im Zeitplan bereits die bemannte sein. Mercury-Redstone 3 startete am 5. Mai 1961 mit Alan Shepard an Bord, und seine Testziele — den Menschen mit einer vollständigen Weltraumflugerfahrung vertraut zu machen, seine Fähigkeit zu bewerten, als funktionale Einheit zu handeln, seine physiologischen Reaktionen zu untersuchen und den Astronauten sowie das Raumfahrzeug zu bergen — waren bereits die eines Erkundungsflugs des Menschen, nicht die eines Maschinentests. Mercury-Redstone 4 mit Grissom folgte am 21. Juni 1961.

MR-BD hinterließ auch ein weniger sichtbares Erbe. Die drei unbemannten Mercury-Redstone-Flüge hatten hohe Werte an Vibration und struktureller Biegung im Bereich des Adapters gezeigt, sodass Shepards Trägerrakete 340 Pfund bleigefüllten Kunststoffs im Adapterbereich erhielt, zusammen mit zusätzlicher Verstrebung und Versteifung. Da Shepard während des Aufstiegs immer noch spürbare Vibration wahrnahm, trug Grissoms Trägerrakete noch mehr Ballast. Die Kette der Korrekturen, die mit der Analyse von MR-2 begann und über MR-BD führte, schloss sich nicht mit dem Märzflug: Sie wurde von Flug zu Flug weiter angepasst.

MR-BD wurde in der Sowjetunion merkwürdig gedeutet, wo man ihn als Fehlschlag interpretierte. In seinen Tagebüchern notierte Nikolai Kamanin, dass die Amerikaner am 24. März einen großen Fehlschlag erlitten hätten, wobei sich die Mercury-Kapsel nicht vom Träger getrennt habe und im Ozean versunken sei, und er nutzte dies, um die Vorstellung zu bekräftigen, dass sie keinen Menschen vor der UdSSR ins All schicken würden. Die Verwirrung ist von außen verständlich: Ohne den Flugplan vor Augen sehen eine gemeinsam ins Meer fallende Trägerrakete und Kapsel wie ein Unfall aus. Es war genau das Gegenteil. Das Ausbleiben der Trennung war Teil der Testauslegung, und die gemeinsame Wasserung war das Signal, dass alles wie vorgesehen verlaufen war.

Mercury-Redstone BD ist das klarste Beispiel für eine Entscheidung, die in den Erzählungen des Programms fast nie vorkommt: mitten im Wettlauf ins All eine Trägerrakete und mehrere Wochen Zeitplan zu verbrauchen, um nichts Neues zu testen. Sein Ziel war nicht, die Flugenveloppe zu erweitern oder eine unerprobte Fähigkeit zu testen, sondern zu zeigen, dass bereits diagnostizierte Korrekturen im Flug funktionierten. Er war, im wörtlichen Sinne, der Flug, der die Redstone für den Personentransport qualifizierte, und der einzige der Serie, der ausschließlich aufgrund des Qualifizierungsbedarfs stattfand.