Little Joe 1B

La serie Little Joe nació de una cuenta muy sencilla. Cuando NASA buscó un propulsor para los ensayos del Proyecto Mercury descubrió que cada Atlas costaba del orden de 2,5 millones de dólares y que incluso un Redstone rondaba el millón por lanzamiento. Los responsables del programa sabían que harían falta muchos disparos de desarrollo, y a esos precios el calendario era inasumible. La respuesta fue diseñar un vehículo propio, de propulsante sólido, que costaba unos 200.000 dólares por unidad y que podía lanzarse desde las instalaciones que ya existían en Wallops Island, sin tener que competir por una rampa en Cabo Cañaveral.

La idea venía de enero de 1958, cuando Max Faget y Paul Purser habían detallado sobre el papel cómo agrupar cuatro cohetes sólidos Sergeant —de uso corriente en Wallops— para empujar una cápsula tripulada por encima de la estratosfera. En agosto de ese año William Bland y Ronald Kolenkiewicz retomaron aquellos diseños preliminares, y en octubre un equipo de NASA preparó los planos de la estructura del propulsor y de un lanzador adecuado. El nombre salió del propio dibujo: las primeras secciones mostraban cuatro agujeros, y alguien los asoció con la tirada de dos doses en los dados, «little joe». Después se añadieron cuatro círculos más para los motores Recruit, pero el apodo ya se había quedado; las cuatro grandes aletas estabilizadoras del fuselaje ayudaron a fijarlo. La atribución del nombre suele hacerse a Faget, en el Centro de Investigación Langley.

Doce empresas respondieron en noviembre de 1958 a la petición de ofertas para el fuselaje. La evaluación técnica la llevó en gran medida el propio Langley, y la División de Misiles de North American Aviation ganó el contrato el 29 de diciembre de 1958, con un pedido de siete fuselajes y un lanzador móvil, que empezó a fabricar en Downey, California.

Los objetivos fijados a finales de 1958 eran cuatro: estudiar la dinámica de la cápsula a altitudes progresivamente mayores, ensayar el sistema de escape a la máxima presión dinámica, cualificar el sistema de paracaídas y verificar los métodos de búsqueda y recuperación. Los primeros vuelos debían medir esfuerzos en vuelo y en el impacto; los siguientes, parámetros críticos a 20.000, 250.000 y 500.000 pies. A esos mínimos se les podían añadir estudios de niveles de ruido, cargas térmicas y de presión, separación del escudo térmico y comportamiento de pasajeros animales, siempre que cupieran en la escasa telemetría disponible. Como todas las cápsulas lanzadas por Little Joe se iban a recuperar, el registro a bordo simplificaba mucho el problema.

El propulsor fue el primero de solo dos sistemas concebidos exclusivamente para cualificar cápsulas tripuladas, y uno de los pioneros operativos del principio de agrupamiento de cohetes. Los cuatro Sergeant modificados —llamados Castor o Pollux según la modificación— y los cuatro Recruit suplementarios podían dispararse en secuencias distintas, así que el empuje de despegue variaba mucho; el máximo de diseño rozaba las 230.000 libras, unos 1.020 kilonewton. En teoría bastaba para poner una nave de unas 4.000 libras (1.800 kg) en una trayectoria balística de más de 100 millas de altura, de modo que el perfil de ascenso se parecía al que sufriría un Atlas tripulado y el tirón del cohete de escape podía demostrarse en las condiciones de despegue más severas imaginables.

El aborto en máxima presión dinámica —el «max Q»— era el ensayo clave. Es el instante en que el producto de la densidad del aire por el cuadrado de la velocidad alcanza su máximo y en que la cápsula, al separarse, sufre las cargas aerodinámicas más brutales; también es el tramo de mayor vibración para el tripulante. Si la torre de escape servía ahí, servía en cualquier otro momento del ascenso.

Little Joe 1 debía demostrarlo en agosto de 1959. Treinta y cinco minutos antes del lanzamiento la evacuación de la zona iba según lo previsto y se estaban cargando las baterías del programador y del sistema de destrucción del propulsor cuando, media hora antes de la hora prevista, se produjo un fogonazo. Al disiparse el humo se vio que solo habían salido la cápsula y la torre, en una trayectoria semejante a la de un aborto desde la rampa; el propulsor y el anillo de sujeción del adaptador seguían enteros en el lanzador. Cerca del apogeo, a unos 2.000 pies, el anillo que unía la torre a la cápsula se soltó y el pequeño cohete pirotécnico de eyección de la torre se encendió. El informe del accidente, fechado el 18 de septiembre de 1959, atribuyó el encendido prematuro del motor de escape Grand Central a una fuga eléctrica —los transitorios o «voltajes fantasma» de un circuito de relé—, y localizó el fallo en una bobina cuya función era precisamente proteger a los especímenes biológicos de un aborto demasiado brusco. La misión no cumplió ninguno de sus objetivos.

Little Joe 1A repitió el intento el 4 de noviembre de 1959. El sistema de detección de presión debía indicar el instante en que se alcanzaba la presión dinámica de aborto, unos treinta segundos después del despegue, y enviar la señal a los pernos explosivos que separaban la cápsula del propulsor; el mismo impulso encendía el motor de escape. Todo funcionó hasta ahí, pero el motor tardó varios segundos en desarrollar empuje y la maniobra de aborto no se ejecutó a la presión dinámica buscada: quedó en 168 libras por pie cuadrado, muy por debajo de las cerca de 1.000 propias de un lanzamiento con Atlas. El resto del vuelo, hasta la recuperación, transcurrió sin incidentes: 9 millas estatutarias de altitud, 11 de alcance, 2.022 millas por hora de velocidad máxima y 8 minutos y 11 segundos de vuelo con una carga de 1.007 kg. Se catalogó como éxito parcial y se decidió repetir el ensayo.

Entre medias, el 4 de diciembre de 1959, Little Joe 2 ensayó el escape de un primate a gran altitud con el macaco rhesus Sam a bordo: 53 millas estatutarias de apogeo, 194 de alcance, 2.150 libras por pie cuadrado de presión dinámica máxima, 14,8 g y 3 minutos y 13 segundos de ingravidez en un vuelo de 11 minutos y 6 segundos. Aquella misión sí cumplió sus objetivos, pero era una prueba distinta: escape a gran altitud, no en el punto de máxima carga aerodinámica. La deuda seguía pendiente.

LJ-1B voló con una cápsula boilerplate —un modelo de ensayo a escala y peso reales, sin los sistemas de una nave operativa— del tipo que McDonnell y los talleres de Langley venían fabricando para probar recuperación y torre de escape. La masa de lanzamiento asociada al vuelo fue de 1.007 kg, la misma cifra que aparece en los ensayos hermanos de la serie.

La pasajera fue una macaca rhesus (Macaca mulatta) llamada Miss Sam, instalada en un lecho de fibra de vidrio moldeado y alojada en un contenedor dentro de la cápsula. Su nombre remite al del macaco Sam, que había volado siete semanas antes en Little Joe 2. Presencia de un primate y ensayo de escape no eran objetivos en competencia: la instrucción de la serie era añadir observaciones sobre el comportamiento de los pasajeros animales siempre que la telemetría disponible lo permitiera, y un aborto en max Q era justamente la ocasión de medir qué le hacía a un ser vivo el tirón más violento previsto en todo el perfil de vuelo.

El disparo se produjo el 21 de enero de 1960 desde la rampa de Wallops Island, con el quinto vehículo Little Joe de la serie. El objetivo declarado por NASA era, otra vez, «aborto y ensayo de escape en max Q».

Esta vez el sistema hizo lo que se esperaba de él. La separación se produjo con una presión dinámica de 1.070 libras por pie cuadrado —el orden de magnitud que se buscaba desde el principio y que ni LJ-1 ni LJ-1A habían alcanzado—, la cápsula soportó una aceleración máxima de 4,5 g y alcanzó una velocidad de 2.022 millas por hora. El apogeo quedó en torno a las 9 millas estatutarias, equivalentes a 15,0 km, y el alcance en unas 12 millas mar adentro. Entre el final del empuje y el comienzo de la caída hubo 28 segundos de ingravidez. El vuelo completo, desde el despegue hasta el amerizaje, duró 8 minutos y 35 segundos.

La cápsula amerizó frente a la costa de Virginia y fue recogida por un helicóptero del Cuerpo de Marines, que la devolvió a Wallops Island en unos 45 minutos. Miss Sam salió del contenedor en buenas condiciones. La rapidez del rescate no era un detalle anecdótico: la verificación de los métodos de búsqueda y recuperación figuraba desde 1958 entre los objetivos primarios de la serie, junto al ensayo del escape y la cualificación de los paracaídas, y cada vuelo servía para medir cuánto tardaba realmente el dispositivo en llegar hasta la cápsula.

NASA catalogó la misión como exitosa.

El valor de LJ-1B no está en su altitud —9 millas escasas— ni en su duración, sino en que cerró un expediente abierto. Con él, el aborto en el punto de máxima presión dinámica dejó de ser una hipótesis razonable para convertirse en un hecho medido, y el sistema de escape de tracción de Mercury quedó demostrado en la condición que lo justificaba. Los vuelos posteriores de la serie pudieron dedicarse a otras cosas.

También marcó la frontera entre dos fases. A 21 de enero de 1960, los cinco disparos realizados o intentados habían gastado cuatro de los seis propulsores de ensayo que North American había entregado y cinco cápsulas prototipo de los talleres de Langley. Quedaban dos propulsores para los vuelos de cualificación, y el Space Task Group ordenó reacondicionar el séptimo fuselaje —retenido en Downey para ensayos de carga estática— para disponer de tres. El éxito de LJ-1B implicaba que el disparo siguiente, el sexto, denominado Little Joe 5, sería el primero en volar una cápsula Mercury real de la línea de producción de McDonnell. En ese paso, de los ensayos de desarrollo con modelos boilerplate a los vuelos de cualificación con la nave auténtica, el Space Task Group se alejaba de la investigación y se acercaba a la operación.

El programa Little Joe empleó siete fuselajes para ocho vuelos entre 1959 y 1961, de los cuales tres se consideraron plenamente exitosos. Vista desde fuera, es una estadística mediocre; vista desde dentro, es exactamente lo que se pedía a un banco de pruebas barato: fallar en tierra y en modelos de ensayo lo que no podía fallar más tarde con un hombre a bordo. La numeración oficial de Mercury —dos letras para el lanzador, un dígito para el conjunto de objetivos y una letra opcional para distinguir intentos sucesivos del mismo ensayo— explica por sí sola la historia de esta misión: la «B» de LJ-1B dice que era el tercer intento de cumplir los objetivos del vuelo LJ-1.

El concepto sobrevivió al programa. Un sucesor, Little Joe II, se usó entre 1963 y 1966 para los ensayos en vuelo del sistema de escape del programa Apollo, con la misma lógica: un propulsor sólido, barato y sin más misión que demostrar que la tripulación podía salir de allí.