Big Joe 1

Cuando Project Mercury arrancó, ninguna de las decisiones de diseño pesaba tanto como la del escudo térmico. Una cápsula que volviera de órbita entraría en la atmósfera a velocidad orbital y toda su energía cinética se convertiría en calor: el vehículo sobreviviría o no según cómo se disipara esa energía. La NASA barajaba dos familias de solución, un disipador térmico metálico y un escudo ablativo que se consumiera controladamente durante la reentrada, y los subcontratistas de las alternativas trabajaban en paralelo. Los túneles de viento, los ensayos de arco de plasma y el cálculo daban confianza, pero ninguno reproducía a la vez el tamaño real, la forma real y la energía real de una reentrada. Big Joe nació de esa carencia: un vuelo balístico con el misil más potente disponible, capaz de acelerar una cápsula del tamaño verdadero hasta condiciones de calentamiento parecidas a las del regreso desde órbita.

El nombre lo dice todo si se lee junto al de su hermano pequeño. Little Joe era el cohete de propulsante sólido barato, hecho en casa por Langley, con el que se ensayaban abortos y cargas máximas a baja altura. Big Joe era, en la jerga interna, «el ensayo de ablación con Atlas»: el mismo espíritu de prueba directa, pero con el lanzador de verdad y en el régimen térmico que importaba.

La nave que voló no era una Mercury de producción. Mientras McDonnell Aircraft, en San Luis, montaba las cápsulas operativas con su red de subcontratistas —Minneapolis-Honeywell para el sistema automático de estabilización y control, Bell para el sistema de control por reacción, Collins Radio para la electrónica y las comunicaciones, AiResearch para el control ambiental—, el Space Task Group se fabricó su propio ejemplar de ensayo. El reparto fue explícito: el centro Lewis se hizo cargo de la sección inferior, es decir, del recipiente a presión, del escudo térmico, de los sensores, de la telemetría y del sistema de control de actitud; Langley, en colaboración con Radioplane, se ocupó de la sección superior, del contenedor de paracaídas y del equipo de recuperación.

Aquella cápsula de ensayo llevaba el sistema llamado ACS, «Attitude Control System». La sigla es un detalle revelador de lo temprano que era todo: ACS designaba específicamente al equipo de la cápsula de Big Joe y solo después de aquel lanzamiento de septiembre de 1959 pasó a ser un término genérico en la nomenclatura de Mercury, desplazado en la nave de producción por el ASCS, el sistema automático de estabilización y control que hacía de piloto automático. Big Joe voló, por tanto, con una versión primitiva del control de actitud, cuyo cometido era orientar la cápsula tras la separación para que entrase en la atmósfera con el escudo por delante.

El lanzador fue un Atlas D, el número 10-D, prestado del programa de misiles balísticos intercontinentales. Para el vuelo de una cápsula esto era una decisión de peso: el Atlas era un misil de estructura de acero fino presurizado, extraordinariamente ligero para su tamaño y todavía en pleno desarrollo, con una hoja de servicios de fallos y explosiones que preocupaba seriamente a los ingenieros encargados de certificarlo para llevar personas. La coordinación entre la NASA, McDonnell, la División de Misiles Balísticos de la Fuerza Aérea, Convair y el Space Task Group se organizó en un panel específico que fue resolviendo, punto por punto, los procedimientos de lanzamiento, las trayectorias y planes de vuelo de los dos primeros disparos previstos, el acoplamiento mecánico y eléctrico entre cápsula y cohete, los procedimientos de seguridad de la plataforma y del campo de tiro, y la cuenta atrás.

Ni siquiera la plataforma fue un asunto pacífico. El Space Task Group pidió que el mismo complejo asignado al disparo de Big Joe quedase disponible de forma continua para preparar todos los lanzamientos Mercury-Atlas siguientes; el mando del centro de pruebas de la Fuerza Aérea, interesado en aprovechar al máximo las instalaciones del Cabo, prefería repartir los lanzamientos entre distintas rampas. El desacuerdo llegó a un punto muerto a finales de junio, cuando representantes de la NASA y de la agencia de proyectos avanzados del Departamento de Defensa se reunieron para decidir qué disparos se aplazaban: la urgencia de los programas de misiles intercontinentales y de alerta temprana tuvo preferencia. Aquella escena describe bien la posición real de Mercury en 1959, un programa civil recién nacido que competía por plataformas, radares y barcos con las prioridades militares de la guerra fría.

Antes del vuelo se realizaron dos encendidos de comprobación del vehículo, la práctica habitual con el Atlas: se enciende el cohete anclado a la plataforma durante unos segundos para verificar la secuencia completa. El primero, el 1 de septiembre de 1959, terminó inmediatamente después de llegar a T-0: tras el encendido normal de los motores vernier no siguió el de la cámara sustentadora ni el de las principales, y el temporizador de retardo de la fase de ignición ordenó el corte. Ni el cohete ni la plataforma sufrieron daños. El segundo intento, el 3 de septiembre, se completó con normalidad, con ignición correcta, transición a etapa principal y corte por el temporizador tras unos segundos de funcionamiento. Con el vehículo declarado apto, el lanzamiento se fijó para el 9 de septiembre.

Big Joe 1 despegó de la rampa 14 de Cabo Cañaveral en la madrugada del 9 de septiembre de 1959. La primera parte del ascenso transcurrió con normalidad, pero el Atlas falló en un punto crítico de su secuencia: la sección de motores de despegue no se desprendió. El Atlas era un cohete de etapa y media, y el desprendimiento de ese anillo de motores era imprescindible para aligerar el vehículo antes de la fase final del impulso. Al no producirse, el conjunto siguió acelerando cargado con una masa muerta considerable y la cápsula tampoco pudo separarse en el instante previsto; la separación acabó llegando, pero tarde.

Las consecuencias fueron encadenadas. La cápsula alcanzó una altura y una velocidad inferiores a las planeadas, de modo que las condiciones de reentrada resultaron menos severas que las buscadas, y quedó girando tras una separación que no se produjo en las condiciones para las que estaba pensado el control de actitud. El sistema intentó orientar el vehículo y consumió su propulsante sin conseguir el apuntamiento programado. Aquí ocurrió lo más interesante del vuelo: privada de control activo, la cápsula se orientó sola. La forma de la Mercury, con su cuerpo romo y su centro de gravedad muy adelantado hacia el escudo, es aerodinámicamente estable con el escudo por delante, y eso fue exactamente lo que hizo la cápsula al encontrar aire denso. La reentrada se produjo en la actitud correcta sin que nada la mandase.

El escudo ablativo hizo su trabajo. La cápsula atravesó el calentamiento, desplegó su paracaídas y amerizó en el Atlántico, donde fue recuperada tras un vuelo de unos trece minutos y llevada a tierra para su examen. El apogeo registrado fue de unos 152,9 kilómetros y el vuelo no llegó a completar ninguna órbita: era, por diseño, una trayectoria balística.

El balance de Big Joe 1 se suele resumir como un resultado parcial, y con razón: el lanzador falló en la separación de la sección de motores y el perfil de reentrada no fue el que se había planificado. Pero la misión no se juzgaba por el Atlas, sino por el escudo. Y el escudo, recuperado y examinado, demostró que el concepto ablativo funcionaba en tamaño real y en vuelo real. Con él quedaron validadas varias cosas más: la estabilidad aerodinámica pasiva de la configuración Mercury, que se orientó sola cuando el control activo se quedó sin recursos; el comportamiento térmico del cuerpo posterior de la cápsula; la instrumentación y la telemetría que habían medido todo aquello; y la cadena completa de recuperación en el mar, con el barco en su sitio y la cápsula devuelta entera.

El fallo del Atlas también fue información útil, y en la lógica de un programa de desarrollo esa es una manera perfectamente respetable de aprovechar un vuelo. La separación de la sección de motores volvía a ser un asunto conocido de la lista de problemas del misil y se abordó como tal.

El efecto más tangible de Big Joe fue de agenda. Estaba previsto repetir el ensayo con un segundo ejemplar, pero los datos del primero se consideraron suficientes para lo que se quería saber, y la repetición se canceló. En un programa que acumulaba retrasos crónicos y en el que cada plataforma y cada Atlas se disputaban con los programas militares, ahorrarse un vuelo entero y su preparación no era poca cosa: liberó recursos y adelantó el punto en el que Mercury podía pasar a los vuelos con el vehículo de producción de McDonnell.

En el plano técnico, Big Joe cerró la discusión sobre el escudo térmico en el sentido que hoy resulta obvio y que entonces no lo era. También dejó una lección que reaparecería a lo largo de todo el programa: la forma de la cápsula era su mejor sistema de seguridad, porque garantizaba la actitud de reentrada aunque fallase todo lo demás. Cuando en 1962 y 1963 los vuelos tripulados tuvieron que resolver problemas de control de actitud y de consumo de propulsante, esa propiedad pasiva seguía estando ahí, comprobada desde el primer vuelo de una cápsula Mercury.

Como pieza de historia, Big Joe 1 ocupa un lugar peculiar: fue el primer vuelo de una cápsula del programa, el primer Mercury-Atlas y un fracaso parcial del lanzador que, sin embargo, entregó el dato que justificaba su existencia. Los vuelos no tripulados de este tipo rara vez se recuerdan al lado de los tripulados, pero son exactamente el lugar donde se decidió si aquellos serían posibles.