Mercury-Scout 1

Bevor es geostationäre Kommunikationssatelliten gab, erforderte die Verfolgung eines Raumschiffs in niedriger Erdumlaufbahn, den Planeten mit Stationen entlang seiner Flugbahn zu umgeben. Genau das war das Verfolgungsnetz von Mercury: eine Ansammlung von Bodenstationen und Schiffen, im Besitz und Betrieb der Vereinigten Staaten, die unter der Bahnspur der Kapsel platziert waren. Näherte sich das Raumschiff einer Station bis auf wenige hundert Meilen, konnte diese Sprech- und Telemetrieverbindungen in Sichtlinie über HF (Kurzwelle), UKW oder UHF sowie Radarverfolgung im C- und S-Band aufrechterhalten. Jeder Überflug dauerte nur wenige Minuten, bis die Station hinter dem Horizont verschwand; zwischen den Stationen blieb die Kapsel bis auf gelegentliche, unzuverlässige HF-Nachrichten ohne Verbindung. Die Stationen waren mit der Mercury-Kontrolle in Florida über Landleitungen, Unterseekabel und in einigen Fällen Kurzwellenfunk verbunden.

Das Netz nahm 1961 mit achtzehn Bodenverfolgungsstationen und zwei Schiffen den Dienst auf, eines im Atlantik und eines im Indischen Ozean, die dazu bestimmt waren, die Lücken zwischen den Stationen zu schließen. Der Hauptknotenpunkt war das Mercury-Kontrollzentrum in Cape Canaveral, Florida, mit unterstützenden Antennen auf Grand Bahama und Grand Turk. Von dort aus, der Flugbahn nach Osten folgend, kamen Coopers Island (Bermuda), das Atlantikschiff, die Station Maspalomas auf Gran Canaria, Kano (Nigeria), Sansibar, das Indik-Schiff, Muchea und das Woomera-Testgelände in Australien, die Insel Canton, Kauai (Hawaii), Point Arguello (Kalifornien), Guaymas (Mexiko), White Sands (New Mexico), Corpus Christi (Texas) und Eglin (Florida). Die Zusammensetzung variierte von Flug zu Flug: Zwischen MA-6 und MA-7 etwa wurde das mittlere Atlantikschiff abgezogen und das Indik-Schiff in den Mosambik-Kanal verlegt.

Der Betrieb dieses Netzes hing nicht von der Leitstelle ab, die Mercury steuerte. Am 1. Juli 1961 wurde die Verantwortung für den Betrieb des weltweiten Mercury-Netzes dem Goddard Space Flight Center übertragen, mit der Besonderheit, dass die Kontrolle während aktiver Missionsphasen an das Personal der Space Task Group zurückfiel. Diese doppelte Zuständigkeit — Goddard als dauerhafter Betreiber, das Mercury-Team als Nutzer während des Fluges — erklärt einen guten Teil der Beharrlichkeit des Programms, das gesamte Netz zu erproben, bevor man ihm das Leben eines Astronauten anvertraute.

Ein Verfolgungsnetz lässt sich nicht auf dem Papier überprüfen. Die Radare müssen ein echtes Ziel erfassen und einander übergeben; die Telemetrieempfänger müssen sich zur richtigen Zeit auf das richtige Signal aufschalten; die Bediener müssen die Erfassungs-, Verfolgungs- und Übergabeverfahren in den wenigen Minuten jedes Überflugs ausführen; und die Verbindungen nach Florida müssen die Daten rechtzeitig übertragen, damit die Missionskontrolle Entscheidungen treffen kann. All das lässt sich nur an einem Ziel wirklich üben, das tatsächlich darüberzieht.

1961 war das Programm unter Zeitdruck und hatte wenige Gelegenheiten. Mercury-Orbitalflüge waren selten und teuer, und jeder war vorrangig der Überprüfung der Atlas-Rakete und der Kapsel selbst gewidmet. Der Start eines kleinen, billigen Satelliten, der ausschließlich zur Verfolgung diente, erlaubte es, die Wiederholungen zu vervielfachen, ohne eine Kapsel zu verbrauchen. Daher der Vorschlag vom 5. Mai 1961: Scout-Raketen einzusetzen, um kleine Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, mit denen sich das weltweite Verfolgungsnetz in Vorbereitung auf die bemannten Orbitalmissionen bewerten ließ. Das Konzept wurde am 24. Mai genehmigt, und am 13. Juni sandte die Space Task Group der NASA-Zentrale die Einzelheiten des Mercury-Scout-Instrumentierungssystems und beschrieb die Mission als Überprüfung der operativen Wirksamkeit des weltweiten Mercury-Verfolgungsnetzes.

Die Anstrengung beschränkte sich nicht auf den Flug. Im Juli 1961 wurden Netzübungen mit dem Testfahrzeug MNTV-1 durchgeführt, und die NASA hielt fest, was während der Übungen vom 25. bis 31. Juli 1961 an den Bodenstationen beobachtet wurde. Das Orbitalfahrzeug hätte die natürliche Fortsetzung dieser Erprobungen sein sollen: Nachdem das Verfahren in der Simulation eingeübt war, fehlte noch ein echtes Ziel.

Der Rest von Mercury flog mit Little Joe, Redstone und Atlas. Für MS-1 wählte die NASA einen anderen Weg und nutzte, was bereits vorhanden war: Die Luftwaffe startete bereits Blue-Scout-Raketen von Cape Canaveral aus, sodass beschlossen wurde, eine Blue Scout II, das Fahrzeug D-8, zu modifizieren und den Start der Luftwaffe selbst zu übertragen.

Die Scout war eine vierstufige Feststoffträgerrakete mit einer ersten Stufe Algol von Aerojet General, einer zweiten Stufe Castor von Thiokol, einer dritten Stufe Antares vom Allegany Ballistics Laboratory und einer vierten Stufe Altair vom selben Labor. Ihre Größe war für die Maßstäbe des Programms bescheiden: etwa einundzwanzigeinhalb Meter Gesamtlänge gegenüber der Wucht der Atlas. Gerade diese Bescheidenheit war ihr Vorzug: ein kleines Fahrzeug mit Feststoffstufen und begrenzten Kosten, fähig, eine leichte Nutzlast in eine niedrige Umlaufbahn zu bringen, war das logische Fahrzeug für einen Satelliten, dessen einzige Aufgabe darin bestand, zu senden und sich verfolgen zu lassen.

Der Satellit MS-1 war ein kleiner rechteckiger Kasten von 67,5 kg. Er trug zwei Befehlsempfänger, zwei Minitrack-Baken, zwei Telemetriesender und eine Bake im S- und C-Band mit ihren Antennen, gespeist von einer Batterie mit 1500 Wattstunden. Hinzu kam das Instrumentenpaket der vierten Stufe.

Die Verdopplung fast aller Komponenten — zwei Empfänger, zwei Baken, zwei Sender — war kein Zufall: Ziel war es, dass das Netz mit denselben Bändern und Signaltypen üben konnte, die ein bemanntes Mercury-Raumschiff verwenden würde, und dass ein einzelner Ausfall die Mission nicht ihres Zwecks beraubte. Die Batterie reichte für etwa achtzehneinhalb Stunden Dauerbetrieb, was den Satelliten in weniger als einem Tag erschöpft hätte. Der Betriebsplan streckte diese Ausdauer: Nach den ersten drei Umläufen, etwa fünf Stunden, sollte die Ausrüstung per Fernbefehl abgeschaltet und die gesammelten Daten ausgewertet werden; danach sollte sie für drei weitere Umläufe und fünf weitere Stunden wieder eingeschaltet werden; und die Abfolge sollte sich ein drittes Mal wiederholen. Die Mercury-Planer rechneten damit, dass das Netz durch das Ein- und Ausschalten des Satelliten Daten und Erfahrung entsprechend drei Mercury-Orbitalmissionen gewinnen würde.

Mercury-Scout 1 war am 31. Oktober 1961 am Komplex LC-18B in Cape Canaveral startbereit. Der Countdown vor dem Start verlief normal, doch das Triebwerk zündete nicht. Die Bodenteams überprüften und reparierten die Zündschaltkreise, und es wurde beschlossen, den Versuch am folgenden Tag zu wiederholen.

Am 1. November 1961 hob die D-8 ab. Die Kontrolle begann bereits wenige Sekunden nach dem Start zu versagen: Das Fahrzeug entwickelte unregelmäßige Bewegungen, die ihm hohe aerodynamische Lasten auferlegten, und bei T+28 Sekunden begann sich die erste Stufe zu zerlegen. Der Sicherheitsoffizier des Startgeländes gab bei T+43 Sekunden Flugzeit den Zerstörungsbefehl. Es gab weder Umlaufbahn noch Satellit noch Verfolgungsdaten.

Am selben Tag ereignete sich im Programm ein Wandel anderer Art: Die Space Task Group, die Organisation, die für die Leitung des Mercury-Programms und der übrigen bemannten Raumfahrtprogramme zuständig war, wurde in Manned Spacecraft Center umbenannt, mit Robert R. Gilruth als Direktor. Der Tag, an dem das Programm sein Netzkalibrierungsfahrzeug verlor, war zugleich der Tag, an dem seine Organisation zu einem eigenen NASA-Zentrum wurde.

Das Versagen lag weder im Entwurf der Rakete noch in der Nutzlast. Die Untersuchung führte es auf einen Montagefehler zurück: Ein Techniker hatte versehentlich zwei Steckverbinder der Verkabelung des Lenksystems vertauscht. Die Folge war, dass das System Nickfehler als Gierfehler interpretierte und umgekehrt. Jede Korrektur, die das Lenksystem anordnete, um das Fahrzeug aufzurichten, lenkte es auf der falschen Achse ab, sodass der Regelkreis die Flugbahn statt zu stabilisieren mit jeder Iteration weiter verschlechterte. Daher die unregelmäßigen Bewegungen von den ersten Sekunden an, und daher hielt die Struktur den daraus resultierenden aerodynamischen Belastungen nicht stand.

Es ist ein für seine Zeit und Kategorie charakteristischer Fehlermodus: keine technologische Einschränkung, sondern ein menschlicher Integrationsfehler, der ein ganzes Fahrzeug in weniger als einer Minute zerstören konnte. Für das Programm hatte dies zudem eine unangenehme Note, denn der Flug, dessen Zweck die Überprüfung der Bodenfunktion war, ging durch ein schlecht ausgeführtes Bodenverfahren verloren.

Die NASA sagte die folgenden Mercury-Scout-Missionen ab. Die Entscheidung war weniger schmerzhaft, als es scheint, denn der Zeitplan hatte einen Großteil der Arbeit bereits von selbst erledigt. Als MS-1 startete, war MA-4 bereits geflogen: Am 13. September 1961 absolvierte die erste unbemannte orbitale Mercury-Atlas ihren Flug mit geringfügigen Anomalien — einem kleinen Leck im Sauerstoffsystem, dem Verlust der Sprechverbindung über Australien und dem Ausfall eines Wechselrichters des Umweltkontrollsystems —, jedoch mit einem insgesamt sehr zufriedenstellenden Ergebnis, bei dem das weltweite Verfolgungsnetz und die Mercury-Telemetrie hervorragend funktionierten und für bereit erklärt wurden, den bemannten Orbitalflug zu unterstützen.

Die Bestätigung kam kurz nach dem Verlust von MS-1. Am 29. November 1961, achtundzwanzig Tage später, brachte MA-5 den Schimpansen Enos in die Umlaufbahn und stellte das Netz erneut unter realen Bedingungen auf die Probe; für diese Mission wurden Mercury-Astronauten als Kommunikatoren an mehreren Stationen des weltweiten Netzes eingesetzt und übten damit die Rolle aus, die sie während der bemannten Flüge übernehmen würden. Zwischen MA-4 und MA-5 wurde das Netz überprüft, und man schloss, dass es alle Anforderungen erfüllte, wodurch weitere Mercury-Scout-Missionen überflüssig wurden.

Die Kalibrierung, die MS-1 hätte liefern sollen, wurde also auf teurem Wege erreicht: indem die eigenen Orbitalmissionen des Programms als Verfolgungsziele dienten, statt eines dedizierten, billigen Satelliten. Der Preis war, dass jede Netzüberprüfung an einen vollständigen Mercury-Flug mit seiner Atlas und seiner Kapsel gebunden war und es keine billigen Wiederholungen zur Einübung der Bediener gab. Im Gegenzug stammten die Daten vom echten Objekt und nicht von einem Ersatz.

MS-1 erscheint im offiziellen NASA-Verzeichnis unter den unbemannten Entwicklungsstarts von Mercury, eingereiht zwischen MA-4 und MA-5 und als Fehlschlag katalogisiert, mit null Umläufen und dreiundvierzig Sekunden Flugzeit. Es ist die am wenigsten erzählte Mission des Programms, teils weil sie weniger als eine Minute dauerte, teils weil sie nichts Wiedererkennbares trug: keine Kapsel, kein Bullauge, keinen Insassen.

Ihr Interesse liegt gerade darin, was sie über das Programm offenbart. Mercury war nicht nur eine Kapsel und eine Rakete: Es war auch eine planetenweite Infrastruktur aus Stationen, Schiffen, Radaren, Telefonleitungen und Unterseekabeln, die gebaut, betrieben und erprobt werden musste und deren Zuverlässigkeit sowohl die Sicherheit des Astronauten als auch jedes Bordsystem bedingte. MS-1 ist der Flug, den das Programm dieser Infrastruktur widmete, und die Art, wie er verloren ging — zwei falsch angeschlossene Steckverbinder — fasst die Zwänge einer Zeit zusammen, in der große Fehlschläge selten von der Physik und fast immer von der Integration herrührten.