Little Joe 5

Cuando la NASA empezó a planificar los ensayos del programa Mercury se encontró con una aritmética incómoda: un Atlas costaba del orden de dos millones y medio de dólares por unidad y un Redstone alrededor de un millón, cifras imposibles de sostener para la larga serie de vuelos de calificación que el proyecto necesitaba. La respuesta fue construir un lanzador propio, sencillo y de propulsante sólido, cuyo coste por unidad se movía en el entorno de los doscientos mil dólares. Ese lanzador fue Little Joe.

La idea venía de antes de que existiera la NASA. En enero de 1958 Max Faget y Paul Purser habían trabajado sobre el papel la forma de agrupar en racimo cuatro cohetes sólidos Sergeant, de uso corriente en Wallops Island, para impulsar un morro tripulado por encima de la estratosfera. La propuesta quedó aparcada, pero en agosto de 1958 William Bland y Ronald Kolenkiewicz retomaron aquellos diseños preliminares buscando un racimo barato capaz de elevar cápsulas a escala y peso reales. Los ensayos de caída de maquetas estaban dando datos aerodinámicos sobre la estabilidad dinámica de la configuración en caída libre, y faltaba lo equivalente para la fase propulsada. En octubre de 1958 un equipo de la agencia preparó los planos y las estimaciones mecánicas de la estructura del lanzador y de una rampa adecuada.

El nombre nació en ese tablero de dibujo. Las primeras secciones mostraban cuatro círculos, y de ahí el apodo «Little Joe», tomado de la tirada de dados de doble dos en el craps; las cuatro grandes aletas estabilizadoras que sobresalían del fuselaje acabaron de fijarlo. Después se añadieron otros cuatro círculos menores para los motores Recruit, pero el nombre ya no se movió. Little Joe fue el primer cohete diseñado únicamente para calificar naves tripuladas y uno de los primeros vehículos operativos construidos según el principio del racimo de motores. Entre 1959 y 1961 voló ocho veces desde Wallops Island, siempre con el mismo fin: poner a prueba el sistema de escape y el escudo térmico de las cápsulas Mercury, y sobre todo resolver el problema de escapar de una explosión en la rampa o durante el ascenso.

Los primeros vuelos de la serie —Little Joe 1, LJ-6, LJ-1A, LJ-2 y LJ-1B— habían usado maquetas: estructuras representativas en forma y masa, algunas con primates a bordo, suficientes para verificar el concepto del sistema de escape, la dinámica de la nave en el descenso y el funcionamiento de los paracaídas. Ese material no permitía, sin embargo, decir nada sobre el comportamiento del vehículo real, con su electrónica, su sistema secuencial y sus mecanismos de separación de producción.

Little Joe 5 rompió esa barrera. Fue el primero de la serie que voló una nave Mercury de producción fabricada por McDonnell Aircraft, la número 3. Esa cápsula tenía ya historia propia dentro del programa: había sido entregada a Langley el 29 de julio de 1959 para un ensayo de ruido y vibración, y más de un año después, el 27 de septiembre de 1960, se erigió en la rampa de Wallops Island para el vuelo LJ-5. Volar hardware de producción cambiaba el significado de la prueba: ya no se trataba de comprobar si el concepto funcionaba, sino de certificar que el conjunto que iba a llevar a un astronauta respondía como se esperaba en el peor momento imaginable del ascenso.

El propósito de la prueba, tal como quedó recogido en la documentación del programa, era comprobar la nave en un aborto que simulara las condiciones de lanzamiento más severas. Traducido a términos de ingeniería, se buscaba demostrar la integridad estructural de la cápsula y del sistema de escape en una maniobra de escape iniciada en la presión dinámica más alta que cabía anticipar durante un lanzamiento con Atlas hacia una misión orbital, verificar el funcionamiento del sistema de escape, del sistema secuencial y del sistema de recuperación, determinar las características dinámicas de vuelo de la nave durante la maniobra y establecer la idoneidad de los procedimientos de recuperación y de comprobación previa al lanzamiento. Ese mismo bloque de objetivos, prácticamente palabra por palabra, se repetiría después en los planes de LJ-5A y LJ-5B, precisamente porque LJ-5 no dejó ninguno satisfecho.

Conviene subrayar el punto crítico: el aborto en máxima presión dinámica es la condición límite del sistema de escape. Si la torre tira de la cápsula en ese instante, la estructura soporta simultáneamente el empuje del motor de escape, la desaceleración del conjunto y las cargas aerodinámicas del flujo. Es el caso que ningún ensayo de caída ni ninguna prueba en rampa puede reproducir.

El otoño de 1960 fue un periodo de actividad intensa en el programa. Mientras la nave número 3 se preparaba en Wallops, la número 5 se enviaba al Marshall Space Flight Center para comprobaciones de compatibilidad con el propulsor y de allí a Cabo Cañaveral para la misión Mercury-Redstone 2; los trajes de presión de vuelo llegaban desde B. F. Goodrich y se llevaban de inmediato a la centrifugadora humana; y en octubre los astronautas completaban su tercer programa de entrenamiento en la centrifugadora del Aviation Medical Acceleration Laboratory, considerado la última preparación mayor antes del primer vuelo tripulado Mercury-Redstone. LJ-5 no era, por tanto, un ensayo aislado, sino una pieza de un calendario que apuntaba ya al vuelo tripulado.

Little Joe 5 despegó de la rampa LA-1 de Wallops Island la mañana del 8 de noviembre de 1960. El ascenso fue normal durante los primeros segundos. A los 15,4 segundos del despegue, el motor del cohete de escape y el motor de yétison de la torre se encendieron de forma prematura, fuera de toda secuencia prevista.

Lo que siguió fue peor que un encendido a destiempo. La cápsula no se separó del lanzador. El propulsor, la nave y la torre de escape permanecieron unidos a lo largo de toda la trayectoria balística y así llegaron al agua: el conjunto quedó destruido en el impacto contra el Atlántico. El vuelo alcanzó un apogeo de 10,1 millas (16,2 km) y un alcance de 13 millas (20,9 km), y duró dos minutos y veintidós segundos entre el despegue y el impacto. Del fondo marino se rescataron después restos de la cápsula y del propulsor para el análisis postvuelo.

Ningún objetivo de la prueba quedó cumplido. La nave número 3, que había sobrevivido a más de un año de ensayos en tierra, se perdió en poco más de dos minutos.

El análisis posterior atribuyó el fracaso a varias causas posibles, sin poder decidirse por una. La primera hipótesis apuntaba al fallo de los finales de carrera del anillo de amarre entre la nave y el adaptador. La segunda, al fallo de los finales de carrera del anillo de amarre de la torre de escape. La tercera, a un montaje incorrecto de esos interruptores en alguno de los dos conjuntos.

Las tres explicaciones comparten un mismo denominador y en eso está la lección del vuelo: un puñado de microinterruptores encargados de señalar que un anillo estaba liberado podía, mal montados o mal ajustados, disparar el sistema de escape antes de tiempo y a la vez impedir la separación que ese mismo sistema debía provocar. No era un fallo de concepto del sistema de escape ni de la estructura de la cápsula; era un fallo de la cadena de sensores y del cableado que gobernaba la secuencia. Con el hardware destruido en el impacto y solo restos recuperados del fondo del mar, la investigación no pudo cerrar el caso con una única causa demostrada.

La consecuencia inmediata fue que había que repetir el ensayo. El 20 de enero de 1961 la nave número 14 se entregó en Wallops Island para la prueba de aborto en máxima presión dinámica Little Joe 5A, sexta misión de la serie Little Joe. El vuelo se realizó el 18 de marzo de 1961 con el objetivo explícito de satisfacer los objetivos que LJ-5 había dejado sin cumplir por no separarse la nave del lanzador.

El despegue fue normal, pero diecinueve segundos después la torre de escape se encendió prematuramente, en una repetición casi calcada de lo ocurrido en noviembre. Se envió la señal de iniciar la maniobra de aborto y el anillo de amarre entre lanzador y adaptador se liberó como estaba previsto, pero la nave siguió sobre el cohete porque el motor de escape ya se había consumido. La separación se consiguió recurriendo a los retrocohetes, con la particularidad de que la orden se transmitió antes de que el vuelo alcanzara su apogeo, donde estaba planificada la separación; el resultado fue una separación bastante violenta. Aun así los paracaídas se desplegaron a unos cuarenta mil pies y, tras la recuperación, se comprobó que la cápsula solo había sufrido daños estructurales superficiales. Tanto es así que esa misma nave se reutilizó después en el vuelo Little Joe 5B.

El vuelo alcanzó 7,7 millas (12 km) de altitud y 18 millas (29 km) de alcance, duró cinco minutos y veinticinco segundos y sometió la nave a una aceleración de 8 g. Pese a la recuperación, los objetivos de la prueba tampoco se dieron por cumplidos: el aborto no se había producido en las condiciones buscadas.

La nave número 14A —la misma del vuelo anterior, reacondicionada— llegó a Wallops Island el 4 de abril de 1961 para la misión Little Joe 5B. El lanzamiento se realizó el 28 de abril de 1961 desde la rampa LA-4, con el mismo propósito de siempre: poner a prueba el sistema de escape Mercury en condiciones de máxima presión dinámica.

Hubo una anomalía desde el primer instante. Uno de los motores del lanzador no se encendió hasta pasados cuatro segundos del despegue, lo que hizo cabecear al cohete hacia una trayectoria más baja de la planeada. El efecto colateral fue que la maniobra de aborto se ejecutó a presiones dinámicas mayores que las especificadas en el plan de ensayo. Salvo por eso, el resto de los sistemas secuenciales funcionó según lo previsto y tras el amerizaje se completó una recuperación normal con helicóptero. El resultado fue que todos los objetivos de la prueba quedaron cumplidos y, de hecho, superados: la nave había aguantado presiones dinámicas superiores a las exigidas.

LJ-5B alcanzó 2,8 millas (4,5 km) de apogeo y 9 millas (14 km) de alcance, con una duración de cinco minutos y veinticinco segundos y una aceleración de 10 g. La cápsula que había volado en LJ-5A y LJ-5B se conserva expuesta en el Virginia Air and Space Center, en Hampton (Virginia).

Medido por sus propios objetivos, Little Joe 5 fue un fracaso completo: perdió la nave, no separó la cápsula, no verificó nada de lo que iba a verificar y ni siquiera dejó una causa cerrada. Medido por lo que aportó al programa, el balance es distinto. El vuelo puso a prueba por primera vez hardware de producción en condiciones reales de aborto y descubrió que el eslabón débil no estaba donde se vigilaba —el motor de escape, la estructura, el escudo— sino en la instrumentación de los anillos de amarre y en su montaje. Que LJ-5A repitiera el fallo cuatro meses más tarde confirma que el problema era sutil y no se resolvió con la primera corrección.

También ilustra la lógica de toda la serie no tripulada de Mercury. Little Joe existía precisamente para que estos fallos ocurrieran sobre el Atlántico y con la cabina vacía, a un coste por vuelo muy inferior al de un Atlas. Un encendido prematuro del motor de escape a los quince segundos de vuelo, con la cápsula incapaz de separarse, habría sido un accidente mortal en un vuelo tripulado. Cuando el 5 de mayo de 1961 Alan Shepard voló el primer Mercury-Redstone tripulado, el sistema de escape que llevaba encima había sido depurado, entre otras cosas, por lo que le ocurrió a la nave número 3 aquel 8 de noviembre de 1960.