Gemini 2

Le programme Gemini fut conçu comme le pont entre les capsules Mercury monoplaces et le programme lunaire Apollo, et son plan de vol commençait par deux missions sans équipage de qualification. La première, Gemini 1, avait démontré en avril 1964 que l'ensemble lanceur-vaisseau fonctionnait et que la structure supportait l'ascension ; ce vaisseau n'emportait pas de bouclier thermique opérationnel et n'était pas destiné à revenir. La seconde devait répondre à la question complémentaire et plus dangereuse : le vaisseau, avec sa forme de tronc de cône et son bouclier ablatif, pouvait-il traverser l'atmosphère au retour sans être détruit ?

C'est pourquoi Gemini 2 ne fut pas un vol orbital. La NASA choisit un profil balistique suborbital, un arc haut et court au-dessus de l'Atlantique qui, précisément parce qu'il ne suivait pas la descente progressive d'une orbite, soumettait le bouclier thermique au taux d'échauffement le plus élevé possible du programme. En termes de qualification, c'était l'essai le plus exigeant qui pouvait être conçu : si le bouclier résistait à cela, il résisterait à n'importe quelle rentrée réelle.

Les objectifs principaux de la mission, tels que les rapporte la chronologie officielle du programme, étaient au nombre de trois : démontrer que la protection thermique du module de rentrée était adéquate lors d'une rentrée à taux d'échauffement maximal, démontrer l'intégrité structurelle du vaisseau du décollage à la rentrée, et vérifier que les systèmes de bord fonctionnaient de manière satisfaisante. Parmi les objectifs secondaires figuraient l'obtention de résultats sur les communications, sur le système cryogénique, sur la pile à combustible et son système d'alimentation en réactifs, et la qualification plus poussée du lanceur lui-même.

Le véhicule lanceur Gemini, désigné GLV-2, était un Titan II modifié pour un usage habité. Ses réservoirs de propergol commencèrent à être fabriqués par soudure majeure à l'usine Martin de Denver en septembre 1962, dans le même lot que ceux du GLV-1 ; l'un des réservoirs rejetés au cours de ce processus fut remplacé par le réservoir d'oxydant du second étage du GLV-2, un détail qui illustre à quel point la production des premiers lanceurs du programme fut artisanale et faite d'échanges.

L'essai horizontal du GLV-2 fut achevé le 17 janvier, et avant de l'ériger dans l'installation d'essai vertical, un kit anti-oscillation longitudinale fut installé sur le premier étage — le phénomène connu sous le nom de POGO, qui avait été l'un des grands obstacles à la qualification du Titan II comme lanceur habité. Trois essais non programmés furent en outre réalisés sur le véhicule avant son retrait de l'installation, dont un essai de susceptibilité aux radiofréquences exigeant de démontrer que la pyrotechnie du GLV-2 supportait un champ électromagnétique allant jusqu'à 100 watts par mètre carré, les éléments pyrotechniques étant connectés vivants en configuration de vol. L'inspection de l'équipe d'acceptation du véhicule s'acheva le 1er mai, le GLV-2 étant déclaré acceptable ; le lendemain, il fut démonté et transféré à la zone d'assemblage, où, entre le 11 mai et le 13 juin, le moteur provisoire du premier étage fut retiré et le moteur de vol définitif installé.

Des représentants de la Division des systèmes spatiaux de l'US Air Force, d'Aerospace Corporation et de la NASA réalisèrent l'inspection officielle de sortie d'usine les 17 et 18 juin, et la Division des systèmes spatiaux accepta formellement le véhicule le 22 juin. La livraison à l'Eastern Test Range, l'ancien Atlantic Missile Range, fut reprogrammée du 22 juin au 10 juillet, et le lanceur fut finalement transporté par avion le 11 juillet. Jusqu'à ce moment, le programme avançait avec de la marge : le calendrier de travail prévoyait que le GT-2 puisse voler le 24 août et le GT-3 le 16 novembre, avec une marge de quatre semaines de retard pour chaque mission. Ce qui se produisit à partir du mois d'août démonta entièrement ce calendrier.

Le 17 août 1964, un violent orage à proximité du complexe 19 interrompit les essais du GLV-2. Plusieurs observateurs signalèrent un impact de foudre sur le complexe ou tout près de celui-ci. Tous les essais furent arrêtés pour enquêter en profondeur sur ce qui fut consigné dans la documentation du programme comme « l'incident électromagnétique ».

L'inspection, achevée le 2 septembre, ne trouva aucune marque physique sur le complexe, mais un nombre appréciable de composants endommagés, la plupart dans l'équipement aérospatial au sol et quelques-uns sur le GLV-2 lui-même. La conclusion fut que le complexe 19 n'avait pas reçu d'impact direct : les dégâts furent attribués aux effets électromagnétiques d'un éclair tombé à proximité ou aux charges statiques qui en résultèrent.

La réponse fut radicale et révélatrice de la rigueur avec laquelle on travaillait dans un programme destiné à transporter des personnes. Un plan de récupération fut préparé, dont l'objectif était de restaurer la confiance dans tous les systèmes du lanceur, dans l'équipement au sol, dans l'instrumentation et dans les installations. Tous les composants contenant des semi-conducteurs furent remplacés, et il fut décidé de répéter tous les essais comme si le GLV-2 venait d'arriver à l'Eastern Test Range. Autrement dit : le véhicule revint administrativement à la case départ.

Avant même que la remise en état après la foudre ne soit terminée, la saison des ouragans commença. Le 27 août, l'ouragan Cleo frappa la région de Cape Kennedy. Le second étage du GLV-2 fut démonté et remisé, l'érecteur fut abaissé en position horizontale et le premier étage resta arrimé à la verticale. L'étage II fut réérigé le 1er septembre, le lanceur fut mis sous tension le 2, et les essais de vérification fonctionnelle des sous-systèmes commencèrent le 3 septembre.

Ils durèrent cinq jours. Lorsque les prévisions indiquèrent que l'ouragan Dora atteindrait Cape Kennedy, les deux étages du GLV-2 furent démontés le 8 septembre et mis en sécurité dans le bâtiment d'assemblage des missiles. L'ouragan Ethel menaça ensuite la zone, et les deux étages restèrent au hangar jusqu'au 14 septembre, date à laquelle ils revinrent au complexe 19 et furent réérigés. Les essais de vérification fonctionnelle, repris le 18 septembre, s'achevèrent avec succès le 5 octobre.

Le défilé atlantique n'était pas terminé. L'ouragan Hilda obligea à interrompre, après dix-sept heures, un essai en mer du vaisseau Gemini réalisé avec l'article statique numéro 5, qui avait commencé le 30 septembre ; cet essai ne concernait pas le lanceur, mais il montre à quel point le climat conditionna tout le travail de cet automne-là. Et l'ouragan Isbell menaça la zone les 14 et 15 octobre : sa trajectoire passa suffisamment au sud du cap pour ne pas obliger à démonter le véhicule, bien que les essais aient été restreints.

Entre-temps, le travail se poursuivit : l'essai combiné des systèmes précédant l'arrimage du vaisseau fut achevé le 6 octobre sur le complexe 19, un exercice consistant en un compte à rebours abrégé et la simulation des événements du vol, avec un simulateur reproduisant les caractéristiques électriques du vaisseau et destiné à établir la confiance dans le lanceur. Les essais d'interférence électro-électrique furent achevés le 12 octobre.

L'accumulation de la foudre et des ouragans sur le même véhicule amena le Manned Spacecraft Center à envisager une issue radicale : proposer que le GLV-2 soit retiré du programme Gemini en raison des effets possibles de l'incident électromagnétique du 17 août et de l'ouragan Cleo. Dans cette proposition, le GLV-3 aurait été substitué pour la deuxième mission Gemini et le programme aurait été raccourci d'un vol.

Le 4 septembre 1964, la Division des systèmes spatiaux de l'US Air Force, soutenue par les contractants du lanceur, recommanda le contraire : que le GLV-2 vole comme prévu. Après avoir examiné les incidents, leurs effets, les mesures correctives adoptées et les nouveaux essais réalisés, la Division des systèmes spatiaux, Martin, Aerospace et Aerojet-General s'accordèrent sur le fait que le véhicule devait voler, et la NASA accepta cette recommandation.

Le prix à payer fut le calendrier. Le 29 septembre, le directeur du programme Gemini, Charles W. Mathews, présenta au comité de direction le nouveau plan de vols résultant de la foudre et des conditions cycloniques : GT-2 le 17 novembre, GT-3 le 30 janvier 1965 et GT-4 le 12 avril, avec des intervalles de trois mois entre GT-4 et GT-7 et de deux mois et demi pour le reste du programme. Lors de la même réunion, il fut décidé de retirer la pile à combustible du GT-4 et de la remplacer par des batteries, et de faire voler sur le GT-2 d'anciennes versions de la pile afin de gagner de l'expérience en vol avec ce composant. Cette décision, prise en septembre, explique le seul objectif que la mission ne parvint pas à remplir.

De nombreux essais au sol furent réalisés sur le vaisseau Gemini 2 et son Titan en novembre 1964. Le 24 novembre, le GT-2 acheva avec succès le Wet Mock Simulated Launch, un exercice de compte à rebours grandeur nature incluant le chargement des ergols. Bien que le vol dût être sans équipage, l'occasion fut mise à profit pour répéter les procédures d'habillage de l'équipage et d'entrée et de sortie du vaisseau : l'équipage titulaire de Gemini 3 revêtit les combinaisons de pression et l'instrumentation biomédicale complète, assisté par son équipage de réserve et par le personnel aéromédical et de bio-instrumentation qui participerait à l'opération de lancement du GT-3. De cet essai résulta une décision pratique : tous les examens médicaux, la pose des capteurs de bio-instrumentation et l'habillage des combinaisons se feraient désormais dans la salle de préparation des pilotes du complexe de lancement 16.

Le compte à rebours du GT-2 débuta le 9 décembre 1964 à 4 heures du matin, heure de l'Est, et se déroula normalement, avec des arrêts mineurs, jusqu'à environ une seconde après l'allumage des moteurs. À cet instant, un signal d'arrêt provenant de l'ensemble maître de contrôle des opérations mit fin à la tentative de lancement.

La séquence de défaillance fut la suivante : une perte de pression hydraulique dans le système primaire de guidage et de contrôle du premier étage du lanceur provoqua une commutation automatique vers le système secondaire. Pendant les 3,2 secondes de maintien au sol qui suivent l'ordre d'allumage, cette commutation était instrumentée comme un ordre d'arrêt, de sorte que l'ensemble maître de contrôle des opérations annula le lancement. Ce fut le système de détection de pannes faisant exactement ce qu'on attendait de lui : pour un véhicule destiné à transporter un équipage, une commutation de guidage sur le pas de tir est un motif suffisant pour ne pas décoller.

L'enquête ultérieure détermina que la perte de pression hydraulique était due à la défaillance de la servovalve primaire de l'un des quatre actionneurs tandem contrôlant le mouvement des chambres de poussée du premier étage. Les quatre actionneurs tandem de l'étage I furent remplacés par des actionneurs redessinés. Bien qu'une partie des nouveaux essais ait commencé peu après l'abandon de la mission, l'essentiel de la préparation du GLV-2 pour une nouvelle tentative fut suspendu jusqu'à l'arrivée des nouveaux actionneurs.

Ce même 9 décembre, le Centre de contrôle de mission de Houston fut utilisé de façon passive et en parallèle du Centre de contrôle du Cap pendant la tentative de lancement, principalement pour valider les programmes informatiques de lancement. Houston reçut, traita et présenta des données réelles et simulées du lanceur et du vaisseau, et les résultats furent jugés très satisfaisants. La tentative avortée servit, au moins, à mettre à l'épreuve le centre qui dirigerait toutes les missions habitées ultérieures.

Le 19 janvier 1965, pendant le compte à rebours du GT-2, la vanne d'admission d'hydrogène de la pile à combustible ne s'ouvrit pas. On tenta de corriger le problème jusqu'à ce qu'il devienne évident que dégager la vanne retarderait le compte à rebours ; le travail sur la pile fut alors arrêté et celle-ci ne fut pas activée pour le vol.

Cette décision reposait sur un fondement établi des mois auparavant. La pile installée sur le vaisseau numéro 2 ne correspondait pas à la conception de vol alors en vigueur : lorsque la conception de la pile à combustible changea en janvier 1964, plusieurs cellules de l'ancienne conception, déjà connues pour leurs défauts, restèrent disponibles, et il fut jugé très souhaitable d'essayer en vol cet ensemble ainsi que le système d'alimentation en réactifs. C'est pourquoi il fut convenu de faire voler le système complet sur le GT-2, mais uniquement selon le principe de « ne pas interférer avec le vol ». Lorsque la panne de la vanne menaça de retarder le compte à rebours, la règle fut appliquée sans discussion et l'activation de la pile fut annulée.

Gemini 2 décolla du complexe 19 de Cape Kennedy à 14 h 03 min 59,861 s UTC, soit 9 h 04 du matin heure de l'Est. Peu après le décollage, le Centre de contrôle de mission subit une coupure de courant et le contrôle de la mission fut transféré à un navire de poursuite ; la panne fut attribuée par la suite à une surcharge du système électrique provoquée par les équipes de télévision couvrant le lancement.

Le vaisseau décrivit un arc balistique suborbital au-dessus de l'océan Atlantique et atteignit une altitude maximale de 92,4 milles nautiques, soit environ 171,1 kilomètres. Tout le vol fut dirigé par un séquenceur automatique embarqué, sans aucune intervention humaine. Les rétrofusées se déclenchèrent 6 minutes et 54 secondes après le lancement, et le vaisseau amerrit 11 minutes et 22 secondes plus tard, à 1848 milles nautiques — 3422,4 kilomètres — au sud-est du point de lancement, à 14 h 22 min 14 s UTC. La durée totale de la mission fut de 18 minutes et 16 secondes.

L'amerrissage eut lieu 26 kilomètres en avant du point d'impact prévu et à 45 milles nautiques du porte-avions de récupération principal, l'USS Lake Champlain. Le vaisseau fut hissé à bord du porte-avions à 15 h 52 UTC, soit 10 h 52 du matin heure de l'Est : moins d'une heure et demie après le décollage, l'objet revenu de la lisière de l'atmosphère se trouvait sur le pont d'un navire.

Le dispositif de récupération fut caractéristique de l'époque et disproportionné par rapport à la durée du vol : la mission Gemini 2 mobilisa 6562 personnes du ministère de la Défense, 67 aéronefs et 16 navires.

Tous les objectifs de la mission furent atteints à une exception près : aucun résultat ne fut obtenu de la pile à combustible, le système étant tombé en panne avant le décollage et ayant été désactivé. Le bouclier thermique et les rétrofusées fonctionnèrent comme prévu, et le vaisseau Gemini 2 fut récupéré en excellent état. Il fut toutefois constaté que la température du système de refroidissement du vaisseau était trop élevée, une donnée qui alimenta les travaux ultérieurs sur le système de liquide de refroidissement. Comme pour Gemini 1, la cabine n'emportait ni sièges ni équipage, mais des palettes d'instrumentation de vol enregistrant le comportement de la structure et des systèmes tout au long du profil de vol.

La conséquence pratique fut immédiate et c'est elle qui comptait : il était démontré que le module de rentrée Gemini supportait la rentrée la plus sévère que le programme pouvait lui imposer, et que le vaisseau résistait intégralement au cycle complet. Fort de ce résultat, le vol suivant du programme put emmener des hommes à bord, et ce fut le cas : Gemini 3 décolla du même complexe 19 avec Virgil Grissom et John Young en mars 1965.

L'histoire de Gemini 2 ne s'acheva pas sur le pont du Lake Champlain. Le module de rentrée fut remis à la configuration Gemini B — la variante du vaisseau prévue pour le programme Manned Orbiting Laboratory de l'US Air Force, dotée d'une écoutille percée dans le bouclier thermique pour accéder au laboratoire — et vola de nouveau le 3 novembre 1966 lors d'un essai de ce programme. Il fut lancé sur un Titan IIIC depuis le complexe 40 de Cape Kennedy, lors d'un vol suborbital de 33 minutes, avec la charge utile OPS 0855.

Ce second vol fit de la capsule le premier vaisseau spatial à effectuer plus d'un vol depuis l'avion-fusée X-15, et le seul jusqu'à ce qu'un vaisseau soviétique VA soit réutilisé en 1978. Ce fut également le seul vaisseau américain réutilisé jusqu'à ce que la navette Columbia effectue sa deuxième mission en 1981, et la seule capsule américaine réutilisée jusqu'au second décollage de la Crew Dragon Endeavour en 2021. C'est en outre le seul vaisseau Gemini à avoir volé aux couleurs de l'US Air Force.

La capsule est conservée exposée à l'Air Force Space and Missile Museum, sur la base de l'US Air Force de Cape Canaveral, à quelques kilomètres du complexe d'où elle décolla deux fois.

Gemini 2 apparaît rarement dans les récits populaires du programme spatial : il n'emportait pas d'équipage, n'atteignit pas l'orbite et dura moins de vingt minutes. Son importance est d'un autre ordre. Ce fut le vol qui clôt la question du bouclier thermique avant qu'il n'y ait quelqu'un à bord du vaisseau, et il le fit dans les conditions les plus dures que l'on pouvait provoquer délibérément.

C'est, en outre, un cas d'école sur la résistance d'un programme face à des difficultés accumulées. Un éclair à proximité, quatre ouragans, une proposition formelle de retrait du véhicule, une coupure automatique moteurs déjà allumés, et une panne de la pile à combustible lors du dernier compte à rebours : chacun de ces épisodes aurait pu se solder par un échec ou par la perte d'un vol. Le résultat fut une mission qui remplit tous ses objectifs sauf un, sans qu'aucune des règles ayant provoqué les retards ne fût assouplie. Et la capsule qui survécut à tout cela finit par voler une seconde fois, sept ans avant que quiconque ne parle sérieusement de réutiliser des vaisseaux spatiaux.