Mercury-Atlas 2

El 29 de julio de 1960, Mercury-Atlas 1 despegó de Cabo Cañaveral con dos objetivos declarados: comprobar la integridad de la estructura de la cápsula y de las tejas del cuerpo posterior en un reingreso asociado a un aborto crítico, y evaluar el comportamiento en lazo abierto de la instrumentación de detección de aborto del Atlas. La cápsula, la número 4 de producción, no llevaba sistema de escape ni sujeto de prueba; los cohetes posígrados que la separarían del lanzador eran los normales, pero los retrocohetes eran simulados. El rendimiento del lanzador fue normal hasta unos 57,6 segundos de vuelo y la combinación se destruyó a los 59 segundos por un fallo estructural del conjunto lanzador-adaptador. La cápsula, que no podía activar su sistema de recuperación en esas condiciones, se destruyó al impactar contra el agua; después se recuperaron del fondo marino la mayor parte de la nave, los motores del propulsor y la válvula de venteo de oxígeno líquido.

El golpe fue doble. Por un lado, el Mercury perdía el vuelo que debía demostrar que su escudo térmico y su cuerpo posterior aguantaban el caso más duro imaginable; por otro, el fracaso se sumaba al de Big Joe 1, en septiembre de 1959, donde el Atlas no había separado las secciones de propulsión y la velocidad y el alcance habían quedado muy por debajo de los valores nominales, con una separación de la cápsula retrasada por recontacto. Dos vuelos Atlas y ningún objetivo primario cumplido. Ni Big Joe ni MA-1 llevaban instrumentación suficiente para señalar la causa exacta del fallo, así que no había una avería que reparar sino una incertidumbre que despejar.

El 11 de agosto de 1960 se reunieron en Cabo Cañaveral representantes de la NASA, McDonnell, la División de Misiles Balísticos, los Space Technology Laboratories y Convair, y volvieron a hacerlo el 30 de agosto en Convair Astronautics. James A. Chamberlin, del Space Task Group, fue nombrado presidente de un comité conjunto con un encargo preciso: resolver el problema y aportar una solución antes de la misión Mercury-Atlas 2. El plan de trabajo acordado en esa reunión da la medida del esfuerzo: análisis completo de los datos de vuelo de MA-1 y correlación con los de todos los vuelos Atlas anteriores; un análisis dinámico especial de cargas; ensayos de vibración de la cápsula, el adaptador y la sección superior del tanque del Atlas; y revisión de los estudios en túnel de viento sobre las cargas de bataneo en esos mismos elementos.

La cadena de reuniones y ensayos se extendió durante medio año: evaluación resumida de los datos de MA-1 en Los Ángeles el 9 de agosto; reunión de evaluación en el Atlantic Missile Range el 11 de agosto; panel de investigación en McDonnell el 22 de agosto y en Convair Astronautics el 9 de septiembre; reunión de gestión en el Atlantic Missile Range el 14 de septiembre; conferencia de instrumentación y ensayos en túnel de viento en el Space Task Group el 26 de septiembre; ensayos de vibración en McDonnell y ensayos en túnel de viento en el Arnold Engineering Development Center, ambos del 3 al 8 de octubre; y, el 16 de noviembre, la puesta en común del programa de ensayos en el Space Task Group. En esa última reunión, celebrada en Langley Field, se discutió expresamente el establecimiento de las causas del fallo de MA-1 y el estado de preparación de MA-2.

La conclusión, compartida por el Space Task Group y el resto de las partes implicadas, fue que el problema se había originado en la zona de interfaz de la cápsula: no en el escudo, no en la aviónica, sino en el punto donde la nave se apoyaba sobre un misil que había sido concebido como arma y no como lanzador tripulado. El Atlas debía su ligereza a una estructura de globo, con tanques presurizados de pared muy delgada; encima de esa pared se montaba ahora un adaptador y una cápsula cuyo comportamiento dinámico y cuyas cargas de bataneo nadie había medido en vuelo.

De los ensayos salieron dos correcciones concretas y una decisión de programa. La primera corrección consistió en rigidizar los anillos del adaptador; los ensayos posteriores mostraron que la solución era plenamente satisfactoria. La segunda nació de la constatación de que existían tensiones moderadamente altas en el lanzador, cerca de una unión soldada situada justo detrás del adaptador: esa zona se reforzó añadiendo una banda rigidizadora que también se comportó bien en los ensayos.

La tercera decisión fue la más costosa y la que marcó la frontera entre MA-2 y lo que vendría después: a partir de Mercury-Atlas 3, el lanzador Atlas volaría en configuración de «piel gruesa». Es decir, el remedio de fondo —engrosar la estructura del misil en lugar de parchear la unión— no se aplicó al vuelo de febrero de 1961. MA-2 volaría con la configuración disponible más los refuerzos locales, y sería precisamente su instrumentación la que diera la última palabra: para esa misión se decidió integrar instrumentación adicional en la cápsula y en el lanzador con tres fines explícitos, definir las cargas en la zona de interfaz, medir la presión sobre el adaptador y dentro de él, y detectar cualquier respuesta indebida en esa zona.

Ese reparto explica la demora. La cápsula número 6 se entregó en Cabo Cañaveral el 1 de septiembre de 1960 para una misión no tripulada dirigida a obtener datos de presión dinámica máxima y calentamiento máximo del cuerpo posterior; el Atlas 67-D llegó el 20 de septiembre. Con ambos elementos en la base desde el otoño, el lanzamiento no se produjo hasta el 21 de febrero de 1961: veinticinco semanas de preparación, frente a las diez que había requerido la cápsula 4 de MA-1. La revisión no fue un trámite, fue el trabajo.

El cierre administrativo llegó tarde y por la vía más alta. Del 13 al 17 de febrero de 1961, un grupo ad hoc NASA/Fuerza Aérea —conocido por los apellidos de sus responsables, Rhode por la NASA y Worthman por la Fuerza Aérea— estudió las propuestas del Space Task Group para las modificaciones del lanzador y del adaptador y aprobó los resultados de los ensayos y las acciones previstas. Cuatro días después, el Atlas 67-D despegaba.

Los objetivos de prueba de MA-2 recogidos por la NASA son ocho y describen un vuelo de calificación estructural y térmica, no una demostración de capacidad. Se buscaba determinar la integridad de la estructura de la cápsula, del escudo ablativo y de las tejas del cuerpo posterior en un reingreso procedente de un aborto crítico; evaluar el funcionamiento de los sistemas operativos de la nave durante todo el vuelo; determinar los movimientos a escala real de la cápsula y los ritmos de calentamiento del cuerpo posterior en ese mismo reingreso; evaluar la compatibilidad de los sistemas de escape de la cápsula con el conjunto Mercury-Atlas; establecer la adecuación de los procedimientos de localización y recuperación; determinar el comportamiento en lazo cerrado del sistema de detección e implementación de aborto; determinar la capacidad del propulsor Atlas para liberar la cápsula en la posición, la altitud y la velocidad definidas por las ecuaciones de guiado; y evaluar las características de carga aerodinámica y vibración y la integridad estructural de la válvula de evaporación de oxígeno líquido, la cúpula del tanque, el adaptador de la cápsula y las estructuras asociadas.

Ese último objetivo es la respuesta directa a MA-1: lo que se había roto era exactamente lo que ahora se medía. Y el sexto —el lazo cerrado del sistema de detección de aborto— suponía un salto respecto a MA-1, donde la evaluación de esa instrumentación había sido en lazo abierto.

La trayectoria se eligió en consecuencia. El 17 de febrero de 1961, cuatro días antes del vuelo, la sede de la NASA hizo pública la selección: los ingenieros del Space Task Group habían diseñado el perfil para reproducir las condiciones de calentamiento de reingreso más severas que pudieran darse en un aborto de emergencia durante un intento de vuelo orbital. Se estimaba un ritmo de calentamiento un 30 por ciento superior al de un reingreso orbital normal del Mercury, temperaturas en torno a un 25 por ciento más altas en ciertos puntos del cuerpo posterior y una carga de deceleración del orden del doble de la de un regreso normal desde órbita. Del 17 al 20 de febrero, el personal del Space Task Group revisó las reglas de seguridad de vuelo de la nave, la misión y el lanzador para la cápsula número 6.

MA-2 despegó del LC-14 en Cabo Cañaveral y siguió de cerca la trayectoria deseada. Alcanzó una altitud máxima de 114,04 millas terrestres —602.140 pies— y un alcance máximo de 1.431,6 millas terrestres. La velocidad máxima fue de 18.100 pies por segundo respecto a la Tierra y 19.400 pies por segundo respecto al espacio inercial, es decir 13.227,3 millas por hora. La presión dinámica máxima registrada fue de 991 libras por pie cuadrado y la aceleración máxima, de 15,9 g. La duración total del vuelo fue de 17 minutos y 56 segundos.

La cápsula amerizó y fue recuperada sin incidentes. Unos 55 minutos después del lanzamiento, la inspección a bordo del buque de recuperación indicó que los objetivos de prueba se habían cumplido: la estructura y los elementos de protección térmica presentaban un estado excelente después de haber atravesado un reingreso más duro que cualquiera de los previstos en operación normal. El equipo de control de vuelo obtuvo datos satisfactorios y el sistema completo de cálculo y presentación de lanzamiento, que operaba por primera vez en un vuelo real, funcionó de manera satisfactoria. En el resumen oficial de la NASA, la misión figura simplemente como «misión exitosa».

El 2 de marzo de 1961, la evaluación de los resultados aportó un matiz que en ingeniería vale tanto como el éxito: las temperaturas del cuerpo posterior de la cápsula habían resultado algo más bajas de lo previsto. El caso de diseño no solo se había soportado, sino que el margen real era mayor que el calculado.

El mismo 21 de febrero de 1961, el Space Task Group seleccionó a los astronautas John Glenn, Virgil Grissom y Alan Shepard para empezar el entrenamiento específico del primer vuelo tripulado del Mercury. La coincidencia de fechas no es casual: con la cápsula demostrada frente al aborto crítico, el programa podía repartir su atención entre la preparación de la tripulación y el problema que quedaba.

Porque MA-2 no cerró el expediente del Atlas: lo acotó. La misión demostró que la nave y el sistema de escape eran compatibles con la combinación Mercury-Atlas, que el adaptador reforzado aguantaba y que el escudo cumplía en el peor caso de aborto; pero el remedio estructural de fondo, la configuración de piel gruesa, aún no había volado. El primer vuelo que la llevó, Mercury-Atlas 3, despegó el 25 de abril de 1961 en una misión orbital no tripulada que fue abortada poco después del lanzamiento y no cumplió sus objetivos, con una altitud máxima de apenas 4,5 millas terrestres y una duración de 7 minutos y 19 segundos. La cápsula, la número 8, se reacondicionó y voló de nuevo en la misma configuración como MA-4 el 13 de septiembre de 1961, esta vez con éxito y ya con objetivos plenamente orbitales: integridad de la estructura, el escudo y las tejas en un reingreso normal desde condiciones orbitales, comportamiento de los sistemas durante todo el vuelo, funcionamiento de la red de seguimiento y de las operaciones de recuperación.

Visto desde el final del programa, MA-2 ocupa un lugar exacto en la secuencia: es el vuelo que devolvió la confianza en la pareja cápsula-lanzador después de dos intentos fallidos, el que convirtió un fallo estructural sin instrumentar en un problema medido y acotado, y el que permitió que la discusión sobre el Atlas pasara de «por qué se rompió» a «cuándo estará disponible la versión reforzada». Es también un buen ejemplo de la manera de trabajar del Space Task Group en 1960 y 1961: ante una incertidumbre, ni parche rápido ni rediseño total, sino un vuelo instrumentado hasta el límite en la condición más severa imaginable, y una demora de cinco meses aceptada sin discusión para poder hacerlo.