Gemini 1

Avant qu'il n'y ait une mission Gemini 1, il y eut un problème d'ingénierie qui faillit faire dérailler le programme. Le missile balistique Titan II, choisi comme base du lanceur Gemini, souffrait d'une vibration longitudinale qui faisait rebondir le véhicule pendant la combustion du premier étage. Le phénomène gagna vite le surnom de « pogo stick », bientôt abrégé en pogo, et sa cause résistait à toute explication. Pour un missile à tête nucléaire, c'était une gêne ; pour une fusée portant deux pilotes, c'était un obstacle sérieux : l'accélération normale plaquait déjà l'équipage contre son siège avec environ deux fois et demie la gravité, et y ajouter un ballottement de deux gravités et demie supplémentaires pouvait l'empêcher de réagir en cas d'urgence, précisément dans un programme où l'équipage jouait un rôle bien plus important que dans Mercury.

La recherche d'un remède fut du pur tâtonnement. Augmenter la pression du réservoir de carburant du premier étage réduisit le pogo de moitié lors du quatrième vol d'essai, le 25 juillet, sans que personne ne parvienne vraiment à expliquer pourquoi. Les ingénieurs de Martin soupçonnèrent des oscillations de pression dans les conduites d'ergols, un phénomène comparable au coup de bélier d'une canalisation d'eau, et proposèrent d'installer un tube de surpression — un standpipe amortisseur de surtensions, apparenté aux réservoirs de compensation des centrales hydroélectriques — sur la conduite du comburant. Le remède fut monté sur le huitième Titan II du programme de développement de l'armée de l'air, le missile N-11, lancé le 6 décembre 1962, et le résultat fut inverse : au lieu d'amortir le pogo, il le porta jusqu'à cinq gravités, et la secousse éteignit prématurément les moteurs du premier étage. Robert Gilruth trouva dans ce désastre la seule consolation disponible face au conseil de direction : que le tube ait modifié l'oscillation indiquait au moins qu'on travaillait dans la bonne direction.

Le Titan II suivant, le 19 décembre, vola sans tubes, avec une pression plus élevée dans les réservoirs et des conduites de comburant en aluminium au lieu d'acier ; l'amplitude baissa nettement, sans qu'on sache non plus pourquoi. Lors du dixième vol, le 10 janvier 1963, le pogo atteignit un minimum de six dixièmes de gravité au point où se trouverait un vaisseau habité, déjà proche de ce qui avait été toléré sur Mercury, mais loin de l'objectif que la NASA maintenait à un quart de gravité maximum. Ce même vol apporta une autre surprise : la poussée du deuxième étage n'atteignit que la moitié de celle prévue, une défaillance qui, lors des vols précédents, avait été attribuée au pogo et qui apparaissait désormais comme un problème propre.

Le nœud se dénoua fin 1963 et en janvier 1964. Après le troisième succès consécutif du dispositif de suppression — les missiles N-25, N-29 et N-31 —, Robert Seamans considéra comme démontrée l'existence d'une compréhension qualitative du problème et de sa solution, suffisante pour poursuivre avec Gemini ; les rapports de situation hebdomadaires sur le Titan II que l'armée de l'air lui envoyait cessèrent d'être émis, devenus inutiles. Le lanceur, qui avait été pendant un an et demi la plus grande inconnue du programme, cessa de l'être presque du jour au lendemain. Gemini 1 allait confirmer ce verdict en vol, et cela arriverait un jour avant le dernier essai du programme de recherche et développement du missile lui-même.

L'objectif principal de la première mission Gemini, tel qu'il avait été fixé dans le programme de vols révisé d'avril 1963, était de démontrer que le Titan II pouvait lancer le vaisseau Gemini et le placer en orbite dans les limites propres au vol habité. Tout le reste en découlait. La NASA voulait vérifier l'intégrité structurelle du vaisseau, la compatibilité entre le vaisseau et le lanceur, les conditions d'échauffement pendant l'ascension, les performances du lanceur, les circuits de commutation de son système de contrôle de vol, la précision de l'insertion orbitale et le système de détection des défaillances, cet ensemble de capteurs qui, lors des missions habitées, devait avertir l'équipage que le moment était venu de s'échapper. L'essai couvrait toutes les phases jusqu'à l'insertion en orbite, et pas une de plus. C'étaient, de surcroît, le premier vaisseau et le premier lanceur de série du programme.

De cette approche naquit un vaisseau insolite. La fonction du vaisseau spatial 1 étant de recueillir des données et de les transmettre, il fut construit sans la plupart des systèmes habituels : il transportait à la place des équipements simulés et du lest reproduisant la masse, le centre de gravité et les moments d'inertie du véhicule réel. Structurellement, il ne différait de ses sœurs que sur un point, mais décisif : sa récupération n'étant pas prévue, le bouclier thermique n'avait rien à protéger et se limitait à fermer la structure ; quatre grands orifices percés dans le matériau ablatif garantissaient la destruction complète du vaisseau lors de la rentrée. Le peu qui fonctionnait réellement était monté sur deux bâtis spéciaux installés à l'emplacement que devait occuper l'équipage, une solution héritée du « simulateur d'équipage » de Mercury : un transpondeur radar en bande C avec son équipement associé, pour que les radars au sol puissent le suivre, et trois émetteurs de télémesure alimentés par des instruments mesurant la pression, la vibration, l'accélération, la température et les charges structurelles.

McDonnell commença à tester le vaisseau 1 le 5 juillet 1963, avec l'intention de l'avoir à Cap Canaveral à la mi-août. La première phase d'essais consistait à vérifier que chaque pièce en fonctionnement faisait ce qu'elle devait, et beaucoup ne le faisaient pas : les essais s'arrêtèrent le 21 juillet. Les bâtis d'instrumentation accumulaient des défauts, surtout dans leurs circuits électriques et leur réponse aux vibrations ; un émetteur et une balise radar durent retourner chez leurs fabricants, leurs performances étant hors spécification. Ces points résolus, les essais reprirent le 5 août et se terminèrent sans autre incident le 21 août. Quatre jours plus tard, les opérateurs accouplèrent les modules principaux et le vaisseau, désormais complet, passa à la seconde phase des essais de systèmes, celle qui vérifie le fonctionnement de l'ensemble et la compatibilité entre les sections accouplées. L'arrivée au Cap fut alors repoussée au 20 septembre.

Le contraste avec le lanceur est la clé pour comprendre ce qui suivit. Le vaisseau 1 n'était guère plus qu'une coque instrumentée ; le GLV-1, en revanche, était un lanceur au sens plein du terme. Lorsque viendrait le tour de la seconde mission, les rôles s'inverseraient.

Le 3 mars 1964, le vaisseau et le lanceur étaient enfin réunis sur le complexe de lancement 19 de Cap Kennedy. La série d'essais démontrant que tous les systèmes du lanceur fonctionnaient venait de s'achever, et le vaisseau était suspendu à un trépied dans la « salle blanche » située au sommet de l'érecteur. Cette salle de quatre niveaux, dotée d'une grue de quatre tonnes et demie pour hisser le vaisseau, était isolée de l'extérieur et maintenue à une température constante de 295 kelvins et une humidité relative de 50 pour cent, afin d'offrir un environnement contrôlé au vaisseau et à l'étage supérieur. Près de l'érecteur s'élevait une tour ombilicale de 31 mètres dont les sept bras soutenaient 31 câbles et conduites acheminant l'énergie électrique, les ergols et tout le reste jusqu'au moment du décollage. Le lancement était fixé au 28 mars 1964.

Un essai préalable à l'accouplement, le 4 mars, confirma que le vaisseau était prêt à s'unir le lendemain à l'adaptateur boulonné à l'étage supérieur. Le travail fut retardé un moment par un incident mineur et bien humain : un ouvrier de McDonnell laissa tomber une clé sur le dôme du réservoir de comburant, juste sous le vaisseau. Une feuille de plastique protégeait le dôme, mais le choc laissa sur la surface d'acier une éraflure de 0,95 centimètre de long et 0,0038 centimètre de profondeur, sur une paroi qui, à cet endroit, ne mesurait que 0,16 centimètre d'épaisseur ; la zone fut polie jusqu'à la profondeur de la marque, et l'on vérifia que le métal restait sain.

Après l'accouplement mécanique venait l'accouplement électrique, précédé d'un essai combiné des systèmes du lanceur, prévu pour le dimanche 8 mars et suivi de trois essais d'interférence électromagnétique entre le 9 et le 13. Rien ne se déroula selon le calendrier. Des problèmes mineurs retardèrent l'essai combiné jusqu'au mardi, et les essais d'interférence ne commencèrent que le jeudi 12. La première tentative dut être annulée et coûta quatre jours de plus ; celle du lundi 16 se passa bien et encouragea l'équipe à enchaîner avec la seconde, qui tourna mal à cause d'une erreur de procédure. La troisième tentative, le jeudi 19, apporta de mauvaises nouvelles : certains amplificateurs des circuits gouvernant les actionneurs en tandem — ceux qui déplacent les moteurs pour corriger la trajectoire — produisaient des sorties bruitées. Un essai à sec le lendemain reproduisit la défaillance. La discussion sur la manière de la résoudre se conclut le mardi 24, lorsque les spécialistes de Martin localisèrent le problème là où l'on aime le moins le trouver et où l'on est le plus soulagé de le trouver : dans l'équipement d'essai lui-même. Une vérification le lendemain le confirma, et cette nuit-là on retira l'équipement suspect, validant les données de l'essai à sec. Les essais avaient consommé près de deux semaines de plus que prévu, et le lancement fut repoussé au 7 avril 1964.

À partir de là, les choses commencèrent à avancer. Le vendredi 27 mars, un essai combiné des systèmes et un vol simulé se déroulèrent sans problème sérieux. Le mardi 31, toutes les pièces non destinées au vol que le GLV-1 avait apportées au Cap furent remplacées, et l'équipement anti-pogo fut installé. Cette même nuit, les réservoirs devaient être remplis dans le cadre de la répétition générale avec ergols, le fameux compte à rebours simulé en mode humide, et à neuf heures du soir, alors qu'on dégageait la zone pour commencer le transfert, quelqu'un vit de la fumée sortir d'un commutateur de la rampe. Le transformateur et le moteur du commutateur avaient grillé. Ce n'était pas une pièce quelconque : ce commutateur basculait automatiquement le complexe sur l'alimentation auxiliaire en cas de défaillance du réseau commercial, et sans lui, une coupure aurait rendu inopérant pendant une demi-heure le système d'inondation de la zone par l'eau, la réponse prévue en cas de fuite d'ergols. Un transformateur de rechange fut trouvé à une heure dix-huit du matin et installé ; le moteur posa plus de problèmes, jusqu'à ce qu'on emprunte celui du blockhouse, dont le système pouvait être actionné à la main. Une journée de plus était perdue.

Le chargement des ergols reprit peu avant dix heures du soir le mercredi et s'acheva quatre heures plus tard. Le compte à rebours démarra à cinq heures du matin le jeudi et se heurta alors à la météo : le Cap se trouvait sous une inversion atmosphérique, une couche d'air chaud au-dessus de l'air froid du sol, qui aurait empêché les vapeurs toxiques de se disperser vers le haut en cas d'accident. Le compte s'arrêta entre sept heures et huit heures et demie, lorsque l'inversion commença à se rompre. Les conduites d'ergols retirées, le compte reprit son cours normal jusqu'à trois minutes avant l'heure prévue, quand une défaillance mineure — corrigée aussitôt — obligea à revenir à T-5. Cinq minutes plus tard, à midi et demi, le compte atteignit T-0, l'instant où, lors d'un lancement réel, le premier étage se serait allumé. L'essai fut un succès complet, sans problème côté vaisseau et avec une seule erreur de procédure dans le compte du lanceur. Après un essai de vibration du GLV-1, la vidange des réservoirs prit cinq heures et s'acheva à minuit.

Le vendredi 3 avril après-midi se réunit la commission d'examen de l'aptitude au vol du vaisseau. De l'examen préalable de février, seul restait en suspens un disjoncteur pas encore pleinement qualifié, que McDonnell certifia apte et que la commission accepta ; deux nouveaux problèmes étaient apparus, tous deux faciles à résoudre. Tout restait subordonné au vol simulé du dimanche 5 avril, qui se déroula sans accroc : le vaisseau 1 était prêt. L'aptitude du lanceur fut examinée le samedi après-midi, avec deux incidents signalés par l'armée de l'air, l'un d'eux inexistant et l'autre un rapport d'analyse égaré concernant une défaillance du pilote automatique secondaire, dont un appel téléphonique confirma qu'il avait déjà été analysé. Après le vol simulé, Walter Williams convoqua la commission d'examen de mission, écouta les représentants de tous les groupes concernés affirmer que tout était prêt, et annonça à midi que la NASA se dirigeait vers un lancement pas avant onze heures du matin le mercredi 8 avril. Le mardi matin, l'équipe d'examen de l'état du GLV-1 donna le feu vert définitif, et à neuf heures la commission de sécurité des vols engagea le véhicule vers le lancement.

Le compte à rebours final était planifié en deux tronçons, totalisant 390 minutes. Le premier, de 60 minutes, débuta avant l'aube du mardi et se termina à cinq heures du matin, moment où le compte s'arrêta pendant vingt-trois heures et demie afin de préparer le vaisseau, d'installer et de connecter les pyrotechniques, de faire tourner quelques essais du lanceur et de charger les ergols. Le remplissage des réservoirs du GLV-1 s'acheva à quatre heures dix du matin le mercredi, avec environ soixante-quinze personnes de Martin, de l'armée de l'air, d'Aerojet-General et d'Aerospace sur la rampe ; trente spécialistes des systèmes de McDonnell et du Manned Spacecraft Center arrivèrent au blockhouse à quatre heures et demie. La retenue s'acheva ponctuellement une heure plus tard et le compte final démarra à six heures, à T-300. Il n'y eut pas une seule défaillance durant les cinq heures suivantes.

Une seconde après onze heures du matin le mercredi 8 avril 1964, le moteur du premier étage s'alluma. Sur ce décalage d'une seconde, Williams plaisanta plus tard devant les journalistes en accusant l'horloge du champ de tir. Quatre secondes plus tard, les 136 tonnes du véhicule décollèrent de la rampe au-dessus de la flamme étrangement lumineuse caractéristique des ergols hypergoliques du Titan II, et en quelques instants l'ensemble disparut dans le ciel chaud de Floride, hors de portée des sens mais pas des capteurs. La télémesure racontait aux contrôleurs ce qui semblait déjà évident à l'œil nu : que le lancement se déroulait presque parfaitement.

Deux minutes et demie après le décollage, les 118 tonnes d'ergols du premier étage épuisées, les moteurs s'éteignirent, le véhicule se trouvant à 64 kilomètres d'altitude et 91 kilomètres de portée. Le moteur du deuxième étage s'alluma et les quatre boulons unissant les deux étages explosèrent comme prévu, libérant l'étage épuisé. Au bout de cinq minutes et demie de vol, le deuxième étage s'éteignit à son tour, ses 27 tonnes d'ergols consommées : à 1 000 kilomètres de portée, 160 kilomètres d'altitude et 7 888 mètres par seconde, le vaisseau 1 — toujours accouplé au deuxième étage du GLV-1 — était en orbite. La seule réserve qu'un puriste aurait pu émettre était un excès de sept mètres par seconde dans la vitesse d'insertion, qui porta l'apogée à 320 kilomètres au lieu des 299 programmés. Les objectifs principaux — prouver que le lanceur faisait son travail et que la structure de l'ensemble était solide — furent atteints sans conteste, comme Williams le déclara à la presse peu après le décollage ; le général Ben Funk, de la Space Systems Division, le décrivit comme un vol de rêve.

La mission de Gemini 1 fut bien plus courte que son voyage. Seules les trois premières orbites faisaient partie du plan de vol : lorsque le vaisseau passa pour la troisième fois au-dessus de Cap Kennedy, environ 4 heures et 50 minutes après le lancement, le premier vol Gemini fut officiellement déclaré terminé. Ni le vaisseau ni l'étage ne se séparèrent à aucun moment ; tous deux orbitèrent comme une seule pièce, l'étage de 3,05 mètres de diamètre et 5,8 mètres de longueur restant accouplé au véhicule. L'orbite obtenue fut de 160,5 par 320,6 kilomètres, avec une période de 89,3 minutes.

On s'attendait à ce que l'ensemble reste en orbite environ trois jours et demi, mais l'orbite s'étant révélée un peu plus haute que prévu, il tint près de quatre jours. Pendant ce temps, le réseau mondial de suivi du vol habité, dirigé depuis le Goddard Space Flight Center, suivit le véhicule par radar grâce aux stations de Kennedy, de Grand Bahama, de San Salvador, des Bermudes, de Woomera en Australie, d'Hawaï, de Point Arguello en Californie, de White Sands au Nouveau-Mexique et de la base aérienne d'Eglin en Floride. Le dimanche 12 avril 1964, à son 64e passage, le vaisseau, de plus en plus freiné, rentra dans l'atmosphère et termina sa course en flammes au-dessus de l'Atlantique Sud, à mi-chemin entre l'Amérique du Sud et l'Afrique. Les quatre orifices du bouclier thermique avaient fait leur travail. La NASA conclut que les systèmes s'étaient comportés dans les tolérances prévues et déclara l'essai réussi ; Seamans félicita l'armée de l'air pour son programme de lanceurs.

Le vol clôtura un chapitre et en ouvrit un autre. Le lanceur se trouvait qualifié pour les missions habitées ; le vaisseau, non. Lorsque le comité de gestion de Gemini se réunit une semaine après la mission, le 15 avril, l'ambiance était à un optimisme tranquille : le calendrier de travail situait le deuxième vol fin août et le troisième à la mi-novembre, avec près de quatre semaines de marge dans chaque cas pour absorber les imprévus. Aucune des deux dates ne fut tenue.

Les imprévus vinrent de deux côtés. Côté météo, d'abord un coup de foudre puis une succession d'ouragans malmenèrent le deuxième lanceur sur le complexe 19 lui-même et retardèrent son vol bien au-delà des prévisions. Côté industriel, le vaisseau 2 — le premier pleinement équipé à parcourir l'usine McDonnell — traînait des livraisons tardives de systèmes de propulsion de Rocketdyne et de piles à combustible de General Electric qui avaient freiné sa construction durant 1963, et il ne put commencer ses essais de systèmes avant le 13 janvier 1964. Son inspection d'ingénierie de conception, prévue pour novembre 1963 et reportée à février 1964, déboucha sur une longue liste de divergences mineures se traduisant par 22 modifications obligatoires, quatre conditionnelles et dix à l'étude. À la mi-avril 1964, le vaisseau 2 était devenu l'élément qui donnait le tempo de la deuxième mission, l'honneur douteux qu'avait porté le lanceur avant le premier vol.

Le succès raviva aussi un moment une vieille idée. George Mueller, préoccupé par l'horizon d'Apollo après l'annulation des vols habités avec le Saturn I — qui laissait Gemini comme seul système disponible pour les vols orbitaux habités pendant deux ou trois ans —, voulut savoir si une mission lunaire pouvait être menée avec le vaisseau Gemini, afin de préparer un plan de secours pour contourner la Lune. Un examen d'études antérieures suggéra que c'était faisable et proposa de confier à McDonnell une analyse détaillée, mais l'idée ne prospéra pas : la NASA avait trop investi dans Apollo, en argent, en temps et en prestige, et le 8 juin, Seamans informa Mueller qu'il n'y aurait pas de fonds pour des contrats d'étude et que tout travail sur des missions circumlunaires avec Gemini resterait en interne.

Les suites directes de Gemini 1 arrivèrent l'hiver suivant. Gemini 2 décolla le 19 janvier 1965 à 9 h 03 min 59 s du matin, heure de l'Est, depuis le même complexe 19, pour un vol suborbital de 18 minutes et 16 secondes et 171,2 kilomètres d'altitude maximale, avec une masse au lancement de 3 133,9 kilogrammes : cette fois, ce qui était testé, c'était le vaisseau, son bouclier thermique et sa rentrée, gouvernés par un séquenceur automatique embarqué. Deux mois plus tard, le 23 mars 1965, Gemini 3 emmena enfin deux hommes dans l'espace pour un vol de 4 heures, 52 minutes et 31 secondes. La chaîne qui mena au premier rendez-vous orbital et à la première sortie extravéhiculaire américaine commença dans cette coque instrumentée que personne n'avait cherché à récupérer.</content>