Gemini V

À l'été 1965, le programme Gemini alignait déjà deux vols habités consécutifs réussis : Gemini 3 avait inauguré le vaisseau à deux hommes et Gemini 4 avait duré quatre jours et vu Edward White sortir de l'écoutille. Restait cependant la question qui comptait vraiment pour l'objectif lunaire : un équipage et un vaisseau pouvaient-ils fonctionner pendant les huit jours que prendrait un aller à la Lune, un atterrissage et un retour ? Gemini 5 fut conçue exactement pour y répondre. La NASA l'énonça sans détour dans la documentation de la mission : les objectifs majeurs étaient de démontrer un vol habité de longue durée, d'évaluer les effets de périodes prolongées d'apesanteur sur l'équipage et de mettre à l'essai des capacités et manœuvres de rendez-vous avec un rendezvous evaluation pod. Les objectifs secondaires complétaient le tableau : démontrer toutes les phases des systèmes de guidage et de contrôle nécessaires à un rendez-vous et à une rentrée guidée, évaluer le système de piles à combustible et le radar de rendez-vous, vérifier que l'un ou l'autre pilote pouvait manœuvrer le vaisseau à proximité d'un autre objet, et mener à bien dix-sept expériences.

Le vol de huit jours doublait le record américain établi deux mois plus tôt par Gemini 4, et une technologie nouvelle à bord le rendait possible : les piles à combustible. La différence avec une batterie est de nature, non de degré. Une batterie stocke des réactifs chimiques et, une fois ceux-ci épuisés, il faut la recharger ou la jeter ; une pile à combustible convertit en électricité l'énergie d'un combustible — de l'hydrogène liquide — au moyen d'une réaction chimique avec de l'oxygène ou un autre oxydant, et continue de produire du courant tant qu'elle est alimentée en combustible. Chuck Gay, conducteur d'essais de la NASA pour Gemini 5 sur la base spatiale de Floride, le résuma dans un entretien de 1965 : la mission démontrerait une capacité de longue durée de huit jours, aussi bien pour le vaisseau que pour l'équipage, et serait de surcroît la première utilisation de piles à combustible pour alimenter un vaisseau habité.

Cette exigence se traduisit par un contrôle accru du matériel. Gay et son équipe menèrent neuf semaines d'essais et d'inspections d'usine chez McDonnell Aircraft, à Saint-Louis, où la capsule fut construite, puis huit semaines supplémentaires de vérifications avant lancement une fois celle-ci transférée à Kennedy. « On a acquis une grande quantité de savoir pendant les quatre missions Gemini précédentes, en particulier les deux habitées », déclara Gay ; les spécifications, déjà rigides, furent encore resserrées pour Gemini 5, et les procédures d'inspection furent plus strictes qu'aucune de celles utilisées jusqu'alors.

La préparation de Gemini 5 fut à la fois une série de décisions de programme et un entraînement. Après Gemini 4, plusieurs questions restaient ouvertes et devaient être tranchées avant le vol : fallait-il voler sur une orbite de rentrée à sécurité intégrée, y aurait-il une sortie extravéhiculaire, quelles combinaisons porterait l'équipage, pouvait-on entraîner les astronautes à temps pour raccourcir l'intervalle entre lancements de trois à deux mois, et les scientifiques auraient-ils leurs expériences prêtes avec assez de marge pour les intégrer à l'entraînement.

L'orbite de rentrée à sécurité intégrée — une trajectoire garantissant le retour sans dépendre du système de propulsion — avait été planifiée pour tous les vols habités de Gemini : les missions sans rendez-vous utiliseraient les propulseurs du vaisseau pour rentrer dans l'atmosphère, les autres dépendraient de l'Agena. Le quartier général de la NASA avait imposé cette précaution pour Gemini 3, dont l'équipage n'avait guère commenté la chose ; McDivitt et White, en revanche, la critiquèrent durement après Gemini 4, car réserver du carburant pour la manœuvre de sécurité les avait obligés à limiter opérations et expériences. Gemini 5 étant programmée pour huit jours et dix-sept expériences, Houston voulut la supprimer, et comme les rétrofusées avaient fonctionné comme annoncé même après quatre jours passés dans l'espace, George Mueller donna son accord.

La deuxième décision fut de ne pas répéter de sortie extravéhiculaire. La sortie de White était un numéro difficile à égaler et il y avait peu à gagner à la répéter, tandis que le système environnemental n'était pas prêt pour quoi que ce soit de plus avancé. D'autres raisons s'ajoutaient : McDivitt et White avaient déjà eu du mal à arrimer le matériel de rentrée, et les missions de huit et quatorze jours à venir généreraient encore plus de désordre à bord ; l'équipage de Gemini VI voulait se concentrer sur le rendez-vous et l'amarrage. Mueller et William Schneider décidèrent qu'il n'y aurait pas d'EVA sur les trois missions suivantes. Les pilotes de Gemini 5 firent en revanche campagne pour plus de confort en orbite — voler avec casque, lunettes et masques à oxygène mais sans combinaison — ; ils perdirent cette bataille et finirent par porter les combinaisons extravéhiculaires G4C qui avaient été achetées pour eux avant même que l'EVA de Gemini 4 ne soit décidée.

Raccourcir les intervalles entre missions faisait partie du problème de la préparation de l'équipage. Lorsqu'en septembre 1964 furent étudiés pour la première fois les plans visant à accélérer le calendrier, les opérations de vol et l'entraînement des équipages apparurent comme les goulots d'étranglement les plus probables. L'étude fut achevée et acceptée en janvier 1965, et à cette date Gemini 5 n'avait toujours pas d'équipage assigné. Cooper et Conrad furent finalement nommés le 8 février, avec Neil A. Armstrong et Elliot M. See Jr. comme suppléants. Dès lors, douze hommes — les équipages des missions 3, 4 et 5 — faisaient la queue pour les entraîneurs et les simulateurs, et fin juin le programme d'entraînement de Gemini 5 était en difficulté ; la situation s'améliora quelque peu lorsque le simulateur de Houston, utilisé surtout pour familiariser les nouveaux équipages avec les systèmes Gemini en général, fut reconfiguré spécifiquement pour Gemini 5.

L'équipe de soutien aux consoles comptait trois astronautes comme communicateurs de capsule : Edwin E. « Buzz » Aldrin à Houston, Virgil I. « Gus » Grissom au Cap, et James A. McDivitt à Houston.

L'un des objectifs centraux, le rendez-vous d'essai avec le pod d'évaluation, devint plus pressant après les doutes laissés par Gemini 4. En analysant ce vol, Robert Seamans demanda au centre de recherche Langley d'étudier la mécanique orbitale, en particulier les décisions complexes d'attitude et de changement de vitesse, ainsi que la consommation probable de carburant avec et sans ordinateurs. Les ingénieurs de Langley examinèrent les résultats de Gemini 4 et conclurent que le carburant alloué semblait suffisant pour le maintien de position, mais que l'équipage n'avait tout simplement pas été entraîné de manière adéquate pour cette tâche. Paul Purser le formula ensuite crûment : personne n'était « correctement entraîné », en ce sens que les différences entre les mouvements sur Terre et les mouvements en orbite n'étaient intuitives ni naturelles pour personne.

Cooper et Conrad consacrèrent une bonne partie de leur temps d'entraînement à préparer cet exercice, déjà considéré comme le prélude décisif de Gemini VI et conçu pour simuler, autant que possible, la phase finale d'un rendez-vous avec un Agena. Restait en suspens une autre affaire de Gemini 4 : la panne de l'ordinateur de bord. IBM, sous-traitant de l'équipement, ne parvint pas à reproduire la défaillance sur un ordinateur d'essai, et l'ordinateur de Gemini 4 lui-même fonctionna parfaitement pendant cinq cents essais à Saint-Louis. L'origine du problème demeurant un mystère, IBM modifia l'ordinateur de Gemini 5 avec un commutateur manuel permettant de contourner les zones susceptibles de l'avoir causée.

Une autre exigence de la première mission de rendez-vous que Cooper et Conrad répétèrent fut un compte à rebours simultané, avec leur Titan II et leur vaisseau sur le pas de tir 19 et un Atlas-Agena sur le 14, afin de donner aux équipes de lancement et aux contrôleurs de l'expérience dans le lancement de deux véhicules à des heures précises. Le 22 juillet, l'équipage de Gemini 5 parcourut les étapes d'un double lancement qui accumula cinq arrêts — dus au remplissage d'ergol, à un commutateur défectueux du panneau de commande, à des problèmes du vaisseau, à un comportement erratique du séquenceur du champ de tir et à des impulsions parasites reçues aux stations Lockheed — et qui dura 867 minutes au lieu des 505 prévues. Il servit néanmoins à l'entraînement recherché. À la fin de l'essai, l'érecteur abaissé ne put être relevé et il fallut secourir l'équipage avec le « cherry picker », la nacelle montée au bout d'une grue qui avait été utilisée pour Mercury et que Cooper avait tenu à faire inclure dans le programme Gemini ; en descendre lui donna un sentiment de revanche.

Cooper et Conrad accumulaient des journées interminables, et le lancement prévu pour le 9 août était tout simplement trop précoce. Le chef des astronautes, Donald K. Slayton, se rendit à Washington pour tenter de convaincre Mueller de reporter la date, et le 21 juillet, Mueller accepta à contrecœur de repousser le lancement au 19 août. Les revues habituelles débutèrent le 29 juillet avec celle de disponibilité du vaisseau, suivie de celle du lanceur le 16 août, celle de la mission le 17, et celle de sécurité de vol le 18. Le 19 août, Everett E. Christensen, du quartier général de la NASA, endossa le rôle de directeur de mission.

Ce matin-là, des orages menaçaient et l'équipe des opérations décida d'aller de l'avant et de lancer si possible ; mais la tempête annoncée s'abattit sur la zone du pas de tir et — comme cela s'était déjà produit avec Gemini 2 — la foudre tombée près des installations électriques fit vaciller l'ordinateur du vaisseau. L'érecteur fut finalement relevé, l'équipage aidé à sortir de la capsule, les ergols vidangés, la pyrotechnie retirée ou désactivée, et un recyclage de quarante-huit heures fut engagé.

Gemini 5 fut la première mission de la NASA à disposer d'un écusson propre. Après Gemini 3, l'agence avait interdit aux astronautes de donner un nom à leur vaisseau ; Cooper, qui avait réalisé qu'il n'avait jamais appartenu à une organisation militaire sans emblème, proposa un écusson de mission comme symbole du vol, et la NASA accepta : ces écussons reçurent le nom générique d'« écusson Cooper ». Le motif vint de la famille : le beau-père de Conrad avait sculpté une maquette de chariot de ceux qui traversaient le continent, et cette image suggéra à Cooper un écusson sur ce thème — un chariot Conestoga, en référence au caractère pionnier du vol — avec la devise « Eight days or bust », « huit jours ou craquer », brodée sur le flanc du chariot.

Un appel personnel à l'administrateur de la NASA, James Webb, mena après de longues discussions à l'approbation de l'écusson, mais pas de la devise. Webb la détestait : si la mission n'atteignait pas les huit jours complets, quelle qu'en soit la raison, beaucoup diraient qu'elle avait « craqué ». Dans une note du 14 août 1965 adressée à Deke Slayton, directeur des opérations des équipages de vol, il approuva le concept tout en exprimant sa réserve sur la devise : « J'ai une inquiétude très forte à propos de la devise "8 days or bust". Je souhaiterais qu'on puisse l'omettre. Si le vol n'atteint pas huit jours, il y en aura beaucoup pour dire qu'il a "craqué". » L'objection des dirigeants était double : la devise mettait trop l'accent sur la durée de la mission plutôt que sur les expériences, et elle risquait de faire percevoir au public comme un échec un vol qui n'irait pas jusqu'au terme prévu. Les écussons étant déjà fabriqués avec la devise, un morceau de tissu — du nylon — fut cousu par-dessus la devise sur les exemplaires que Cooper et Conrad emportèrent durant le vol.

Conrad, réputé pour avoir toujours une réplique sous la main, baptisa la mission d'une autre façon : « huit jours dans une poubelle », en référence à la taille de la cabine Gemini, comparable à la banquette avant d'une Volkswagen Coccinelle.

Le samedi 21 août, Guenter F. Wendt, chef de rampe de McDonnell, installa Cooper et Conrad dans leurs sièges. « We're on our way », dit Cooper lorsque Gemini 5 décolla du pas de tir 19 de Cap Kennedy. Le Titan II modifié les lança pour un voyage bien plus long que celui d'aucun chariot ayant jamais traversé le continent. Le démarrage fut en douceur, mais les sauts du Pogo, la vibration axiale de la fusée, ne tardèrent pas à apparaître : des pics de +0,38 g furent mesurés pendant le vol du premier étage, au-dessus du maximum autorisé de +0,25 g, pendant un total d'environ treize secondes. Conrad et Cooper sentirent leur vue et leur élocution momentanément affectées par les vibrations. Quelques secondes avant la séparation des étages, les secousses cessèrent.

Au cours des trois jours suivant le lancement, l'analyse des données de vol montra que les tubes verticaux du comburant n'avaient été chargés qu'à dix pour cent du volume d'azote requis ; la défaillance fut rapidement retracée jusqu'aux procédures d'avant-lancement, qui furent corrigées. Ce fut la seule anomalie de Pogo à toucher une mission Gemini, et des oscillations aussi sévères ne se reproduisirent plus lors des vols suivants.

Le film du lancement révéla en outre une série d'éclats lumineux inexpliqués dans le panache d'échappement du premier étage, sans que la télémétrie n'indique quoi que ce soit qui aurait pu les causer. L'examen ultérieur de lancements Gemini antérieurs et de films d'essais du missile balistique Titan II montra que ces éclats étaient également présents ; ils furent attribués au ruban adhésif fixant des sachets dessiccants au tube d'échappement de la turbine. La moitié supérieure du premier étage du Titan II, avec son réservoir de tétroxyde d'azote et son fuselage englobant, fut retrouvée flottant dans l'Atlantique et récupérée ; elle est aujourd'hui exposée au hangar C du Cape Canaveral Space Force Museum.

Gemini 5 se sépara du deuxième étage du lanceur à 163 kilomètres d'altitude, avec un apogée orbital de 349 kilomètres. La page officielle de la mission de la NASA situe l'insertion, à 9 h 05 min 55 s, sur une orbite de 162,0 sur 350,1 kilomètres ; l'inclinaison était de 32,61 degrés et la période de 89,59 minutes. La masse au lancement était de 3 605 kilogrammes.

Compte tenu de la durée de la mission, l'approvisionnement en oxygène et en hydrogène de la pile à combustible fut une préoccupation dès le départ. Cooper avait l'intention de faire fonctionner les piles à la pression la plus basse possible, mais Conrad remarqua soudain que la pression était tombée trop bas. Le contrôle de vol lui indiqua d'enclencher le réchauffeur d'oxygène pour la faire remonter, et, à sa surprise, l'aiguille continua de baisser. Environ une demi-heure après le déploiement du REP, McDivitt, en tant que communicateur de capsule, demanda à l'équipage de vérifier les réchauffeurs des piles pour maintenir une pression adéquate dans les réservoirs de réactifs. « On a vérifié », répondit Cooper ; « je n'obtiens pas d'augmentation d'ampérage en passant sur le réchauffeur manuel d'oxygène de la pile, ni de lecture d'ampérage en passant en automatique. Le réchauffeur d'hydrogène fonctionne parfaitement. »

Environ trente-six minutes après le début de l'évaluation du système de rendez-vous, l'équipage observa que la pression du réservoir d'oxygène du système de piles chutait. À un moment antérieur du vol, l'élément chauffant de l'alimentation en oxygène avait cessé de fonctionner, et la pression descendit de la valeur nominale de 850 psia jusqu'à un minimum de 65 psia à 4 heures et 22 minutes de vol. Elle restait au-dessus du minimum de 22,2 psia, mais il fut décidé d'annuler l'exercice avec le REP et d'éteindre le vaisseau. Hors de portée des communications, Cooper dut décider seul, sans l'aide des stations au sol, lorsque la pression chuta sous 138 newtons par centimètre carré (200 livres par pouce carré) : il n'avait jamais vu une pile à combustible fonctionner à une pression aussi basse, craignit qu'elle ne s'arrête complètement et opta, à contrecœur, pour l'extinction du système. Sans énergie électrique, le rendez-vous avec le pod était exclu. La cause de l'incident fut attribuée à un court-circuit dans le réchauffeur du réservoir d'oxygène, qui fit sauter un disjoncteur.

L'équipage se demanda alors si, comme Webb l'avait craint, la mission avait « craqué », et si le directeur de mission Christensen les laisserait continuer ou les renverrait chez eux. Le directeur de vol Christopher Kraft affrontait son premier problème sérieux dans le nouveau Centre de contrôle des missions. Il savait que le vaisseau disposait d'assez de batterie pour la rentrée même en cas de panne complète de la pile, mais il devait savoir s'il y aurait le temps d'atteindre une bonne zone de rentrée, comme le Pacifique central près d'Hawaï lors de la sixième révolution. En attendant la réponse, la pression de la pile descendit à 83 newtons (120 livres). McDonnell monta un essai à Saint-Louis pour déterminer la pression minimale de fonctionnement d'une pile. Pendant la quatrième révolution, la pression d'oxygène se stabilisa à 49 newtons (71 livres). Vers cette date, on assura à Kraft que les batteries tiendraient treize heures, et la nouvelle arriva que les essais à basse pression à Saint-Louis se passaient bien. Fort de ces données, Kraft décida que Cooper et Conrad pouvaient voler au moins un jour de plus.

L'équipe de Gene Kranz prit son tour de service. Pendant que ses dépanneurs se battaient avec le réchauffeur, Aldrin travaillait avec une équipe de la division de planification et d'analyse des missions pour concevoir des manœuvres en vue d'une sorte de rendez-vous d'entraînement, maintenant que le pod était hors jeu, au cas où l'alimentation électrique serait rétablie. L'équipe de Kranz estima qu'il était sûr de faire fonctionner les piles ; à l'arrivée de John Hodge, les trois directeurs de vol s'accordèrent pour dire à Cooper de reconnecter l'électricité. Ce fut un soulagement de constater que la pression restait stable à mesure que les cellules revenaient en ligne. Les planificateurs de Hodge donnèrent alors à l'équipage des expériences et des vérifications de systèmes exigeant de plus en plus de puissance, et la stabilité se maintint. Pensant pouvoir atterrir plus tôt que prévu, l'équipage avait commencé à ranger ; maintenant qu'ils revenaient aux affaires, la cabine se remplit à nouveau de matériel épars.

Le premier événement important de la mission était prévu pour la deuxième révolution. À 2 heures et 13 minutes de vol, Cooper fit pivoter le vaisseau de quatre-vingt-dix degrés et éjecta le pod de rendez-vous ; la NASA situe la libération du REP en orbite le 21 août à 16 h 07 min 15 s UTC. Le REP était un duplicata optique et électronique de l'Agena prévu pour les missions de rendez-vous ultérieures, doté d'un radar transpondeur, de balises clignotantes, de batteries et d'une antenne. Le plan prévoyait que Gemini 5 s'éloigne du module instrumenté jusqu'à se placer six milles en dessous et quatorze milles derrière, avant de le rejoindre à nouveau.

Cooper fit pivoter le vaisseau vers l'arrière, activa le radar et obtint un signal immédiat. L'échelle du radar montrait le pod s'éloignant à une vitesse relative de deux mètres par seconde : « On a sorti le REP », dit Conrad ; « il s'éloigne à quatre pieds par seconde sur notre radar. » Conrad s'attendait à ce qu'il dérive vers l'arrière et reste dans leur sillage, et fut surpris de le voir partir sur le côté ; il finit par les suivre comme prévu. À ce moment-là, le réchauffeur ne parvenait toujours pas à remonter la pression des piles et l'exercice fut annulé. Quatre essais de radar de rendez-vous furent néanmoins réalisés au cours de la mission, à partir de la révolution 14, le deuxième jour.

Cooper et Conrad considérèrent le troisième jour comme le point culminant du vol. Ils travaillèrent sans relâche sur les expériences et exécutèrent une série de manœuvres pour un « rendez-vous fantôme ». Aldrin, docteur du Massachusetts Institute of Technology avec une thèse intitulée « Guidance for Manned Orbital Rendezvous », avait conçu un schéma dans lequel l'équipage rejoignait un point de l'espace plutôt qu'un objet. Les contrôleurs de vol faisaient leurs calculs comme s'ils suivaient un Agena sur une orbite distincte de celle du vaisseau, et transmettaient l'information à l'équipage comme si le véhicule cible existait réellement ; en utilisant des calculs au sol et à bord, Cooper manœuvrait alors Gemini 5 jusqu'à rejoindre ce point mobile dans l'espace, ce qui lui permettait en outre de vérifier l'ensemble du système de manœuvre.

Quatre manœuvres furent tentées : ajustement d'apogée, ajustement de phase, changement de plan et manœuvre coelliptique, toutes exécutées avec le système d'attitude et de manœuvre orbitale (OAMS). Des mouvements aussi précis étaient inédits dans le vol spatial habité, et Cooper amena le vaisseau exactement à la position que Kraft avait demandée. Ce fut la première manœuvre de précision de l'histoire des vols habités. Les doutes sur la capacité à réaliser un rendez-vous se dissipèrent, et les planificateurs de mission se retrouvèrent confiants et prêts pour Gemini VI.

Après le rendez-vous fantôme, l'équipage éteignit à nouveau les systèmes électriques et se résigna à dériver, menant des expériences quand cela était possible. Avec la plateforme de guidage inertiel hors service, ils eurent peu de succès, bien qu'ils réalisèrent quelques expériences, essais radar et tests de vision : ils virent de la fumée à Laredo, au Texas, mais ne distinguèrent pas le motif en damier disposé pour eux dans un champ. À la tombée du jour, Cooper demanda à dormir sans interruption et l'obtint : il dormit sept heures et Conrad, cinq, si bien que la journée suivante commença à une heure plus normale. Ce fut le dernier tour de garde chargé. Ils virent d'abord un essai de traîneau-fusée en survolant la base aérienne de Holloman, au Nouveau-Mexique ; au passage suivant, au-dessus de Vandenberg, ils aperçurent la traînée d'un avion de chasse juste avant d'apercevoir la mise à feu d'un missile Minuteman ; et dans l'Atlantique, ils observèrent leur porte-avions de récupération, le Lake Champlain, avec un destroyer à l'arrière.

Au Centre de contrôle, pendant ce temps, de nouvelles préoccupations apparaissaient. Comme il n'y avait aucun moyen d'évacuer vers l'extérieur l'eau produite par la pile à combustible, le réservoir de stockage avait été divisé par une paroi à vessie : un côté contenait de l'eau potable et l'autre stockait le liquide acide. À mesure que l'équipage buvait, de l'espace se libérait pour le rejet de la pile. Mais les cellules produisaient vingt pour cent de liquide de plus que prévu. Une analyse de l'équipe de Kranz révéla que, même avec ce taux de production élevé, il resterait un peu d'espace à la fin de la mission, et tout le monde respira. Dans l'ensemble, les piles furent un succès dans la production d'eau potable fraîche, bien que les astronautes aient signalé qu'elle contenait une grande quantité de bulles de gaz.

Vers la fin du cinquième jour apparut le problème qui allait marquer le reste du vol : le système d'attitude et de manœuvre orbitale devint paresseux et un propulseur cessa de fonctionner. Kraft annula toutes les expériences exigeant du carburant et l'équipage éteignit le système électrique pour contenir l'accumulation d'eau. Plusieurs solutions possibles au problème des propulseurs furent essayées, mais aucune ne fonctionna. Cooper et Conrad dérivèrent à nouveau pendant leur période de repos et de sommeil et se réveillèrent pour constater que tout l'OAMS était devenu erratique : deux propulseurs étaient désormais arrêtés. Le vaisseau dériva pour le reste de la mission, et Cooper n'activait le système que de temps à autre pour freiner un tangage excessif. Quand tout fonctionnait, l'équipage avait été occupé ; désormais, Conrad se reprochait intérieurement de ne pas avoir emporté de livre.

L'avarie toucha l'un des blocs de propulseurs de l'OAMS — celui comprenant les propulseurs 5, 6, 7 et 8 —, qui fonctionna mal à plusieurs reprises. La raison exacte ne fut jamais clairement établie et diverses causes furent suggérées. La page de la mission de la NASA décrit la séquence à l'inverse : le cinquième jour, le propulseur numéro 7 devint inopérant et le système de manœuvre devint lent ; le numéro 8 tomba en panne le lendemain et l'ensemble devint de plus en plus erratique.

Le froid fut une autre constante. Tandis que Gemini 5 dérivait, la cabine se refroidissait ; l'équipage réduisit le débit d'air au minimum et continua de grelotter. C'était l'inverse de ce qui s'était produit avec Mercury, où la capsule avait tendance à surchauffer. Le circuit de refroidissement de la combinaison semblait lui aussi froid, si bien qu'ils retirèrent les tuyaux et interrompirent le flux à l'intérieur des combinaisons. La vue des étoiles tournant de l'autre côté du hublot, tandis que le vaisseau culbutait, était désorientante, jusqu'à ce que Cooper couvre les hublots et supprime la vue. Dormir ne leur réussit pas mieux qu'à McDivitt et White : ils essayèrent d'abord de se relayer, mais celui qui dormait était aussitôt réveillé par l'appel du sol — « Gemini 5, Gemini 5, Gemini 5 » —, et comme il y aurait des transmissions tant que l'un des deux serait éveillé, ils décidèrent que ce partage ne fonctionnait pas ; dès lors, ils essayèrent, sans grand succès, de dormir, manger et travailler en même temps.

Malgré tous les problèmes, l'équipage accomplit un travail remarquable sur les expériences : sur les dix-sept prévues, une seule dut être supprimée, la D-2, Photographie d'objet proche, car elle dépendait du rendez-vous avec le pod.

Deux expériences complémentaires du département de la Défense furent des succès. La D-1, Photographie d'objet de base, démontra que l'équipage pouvait acquérir, suivre et photographier des corps célestes. Les conditions météorologiques gênèrent quelque peu la D-6, Photographie de surface, mais Cooper et Conrad obtinrent des photographies de Merritt Island, en Floride ; Tampico, au Mexique ; l'île de Rocas, au Brésil ; et Love Field, à Dallas, au Texas. Les expériences de défense D-4 et D-7, Radiométrie céleste et Photographie d'objets spatiaux, furent combinées pour effectuer des mesures d'irradiance sur des fonds célestes et terrestres et sur des panaches de fusée. La dernière expérience de défense, S-8/D-13, Acuité visuelle et visibilité de l'astronaute, combina l'usage d'un testeur de vision en vol avec l'observation de marques rectangulaires disposées dans des champs près de Laredo, au Texas, et de Carnarvon, en Australie ; la météo et des problèmes opérationnels compliquèrent les observations depuis l'orbite, et bien qu'ils ne virent jamais le champ de Carnarvon, le motif de Laredo fut partiellement lu lors de la révolution 48. Le testeur montra que la vision de l'équipage n'avait pas changé pendant les huit jours de vol.

Sur le plan scientifique, Cooper obtint les premières photographies de la lumière du ciel nocturne sans Lune — la lumière zodiacale et le gegenschein —, l'expérience S-1 : il réalisa une série d'expositions échelonnées et prit deux images du gegenschein, la faible lueur nébuleuse opposée au Soleil. Comme leurs prédécesseurs, Cooper et Conrad prirent des photographies synoptiques du terrain et de la météorologie avec l'appareil Hasselblad embarqué ; les images des monts Zagros montrèrent plus de détails que la carte géologique officielle de l'Iran. L'équipage réalisa aussi des études picturales de nuages, dont la tempête tropicale Doreen. L'autre expérience scientifique, la S-7, Spectromètre de sommet de nuage, démontra la faisabilité de mesurer l'altitude des nuages depuis un vaisseau spatial. Au total, les études scientifiques couvrirent la lumière zodiacale, le terrain synoptique, la photographie météorologique synoptique et le spectromètre de sommet de nuage, en plus de cinq expériences médicales et sept technologiques.

Gemini 5 emporta les mêmes expériences médicales que Gemini 4 et en ajouta deux : la M-1, Conditionnement cardiovasculaire, et la M-9, Fonction otolithique humaine, destinée à voir si la capacité à percevoir l'horizontale se détériorait pendant le vol. Les réponses postérieures au vol ne furent pas significativement différentes de celles enregistrées avant la mission.

Pour la M-1, Conrad porta des manchons gonflables aux jambes qui, une fois activés, se pressurisaient automatiquement deux minutes sur six et pouvaient être maintenus en marche pendant tout le vol ou coupés. Conrad eut quelques problèmes avec l'équipement, mais estima que les manchons pourraient être utiles pour des missions extrêmement longues : son pouls revint à la normale plus vite que celui de Cooper et il perdit quatre pour cent de volume plasmatique en moins, bien que le résultat n'ait pu être attribué de manière concluante aux manchons, les réponses individuelles étant variables. La chercheuse principale Pauline Beery Mack constata que tous deux avaient perdu plus de calcium que l'équipage de Gemini 4, mais se garda de prédire une tendance car « une forme d'adaptation physiologique peut se produire lors de vols spatiaux plus longs ».

La vie à bord livra d'autres données. Les astronautes n'eurent guère d'appétit et consommèrent en moyenne environ 1 000 calories par jour, bien en dessous des 2 700 calories quotidiennes prévues. Ils signalèrent des pellicules comme problème persistant, au point que des squames de peau se déposaient sur le tableau de bord et finissaient par masquer partiellement certaines lectures ; cela fut attribué à l'humidité ambiante très basse de la cabine, qui asséchait la peau. Les examens médicaux post-vol montrèrent une certaine perte de globules rouges et de plasma : le système circulatoire de Conrad retrouva des valeurs normales dans les deux jours suivant la mission, tandis que Cooper mit plus de quatre jours.

Le médecin Charles Berry resta inquiet alors que l'équipage ne l'était plus : la tendance à la perte de volume plasmatique et de calcium allait croissant sur les missions longues. Il savait que l'équipage avait été contraint de dériver les trois derniers jours, avec peu à faire, mais pensait qu'ils auraient dû faire plus d'exercice. Deux jours plus tard, à son soulagement, tous deux étaient physiologiquement presque normaux.

Pendant la mission, un cyclone se dirigeait vers la zone d'amerrissage prévue. Les restrictions d'état de mer pour Gemini étaient considérablement plus souples que celles de Mercury : pour Mercury, la limite était de vents ne dépassant pas 34 kilomètres par heure (18 nœuds) et de vagues ne dépassant pas un mètre cinquante (cinq pieds) ; pour Gemini, on acceptait des vents jusqu'à 47 kilomètres (25 nœuds) et des vagues jusqu'à deux mètres et demi (huit pieds). Pour Mercury, en outre, le temps devait être bon dans toutes les zones de récupération — primaire, secondaire ou de secours —, condition qui ne fut jamais imposée à Gemini ; mais il était évident qu'un vaisseau ne pouvait amerrir dans la zone d'un ouragan. Le service météorologique recommanda de faire descendre Gemini 5 plus tôt que prévu pour éviter un amerrissage trop proche de la tempête, et Kranz donna son accord avec suffisamment de marge pour que le Lake Champlain atteigne la nouvelle zone de récupération.

Comme l'OAMS était erratique et par moments hors service, Kraft autorisa l'équipage à utiliser l'un des deux anneaux du système de contrôle de rentrée pour orienter le vaisseau plus d'une révolution avant le retour. Lors du passage 120, Cooper informa McDivitt — communicateur de capsule à Houston pour la rentrée — que Gemini 5 était prête pour la rétrofusée.

Dans l'obscurité, près d'Hawaï, au matin du 29 août, à 190 heures, 27 minutes et 43 secondes de mission, la première rétrofusée s'alluma, suivie de la deuxième et de la troisième ; après ce qui parut une éternité, la quatrième s'alluma. Cooper se pencha au hublot et eut la sensation d'être assis « au milieu d'un incendie » : avec les propulseurs de contrôle crachant des flammes à l'avant et les rétrofusées brûlant à l'arrière, il découvrit qu'une rentrée nocturne devait se fier strictement aux instruments, sans aucun moyen de voir l'horizon ni un point de repère. Lui et Conrad continuèrent aux instruments jusqu'à ce qu'ils survolent le Mississippi, déjà à la lumière du matin.

Cooper maintint le vaisseau en pleine portance jusqu'à 120 000 mètres d'altitude, puis l'inclina à l'angle de gîte prévu de 53 degrés. L'indicateur de rentrée signalait qu'ils étaient hauts et qu'il pourrait y avoir un dépassement du point d'amerrissage ; Cooper, en réponse à l'instrument, vira de 90 degrés à gauche au lieu des 53 degrés pour créer davantage de résistance et réduire l'erreur d'atterrissage, et les charges g passèrent rapidement de deux et demi à sept et demi. À 20 000 mètres, il actionna le bouton du parachute de freinage. Contrairement à Gemini 1, le vaisseau n'oscilla pas : il resta parfaitement stable une fois le frein déployé. Cooper activa alors les propulseurs du deuxième anneau de contrôle pour décharger le carburant tandis que le vaisseau tombait à la verticale ; tous deux virent le parachute principal se déployer et sentirent la secousse attendue en passant à la suspension à deux points. Contrairement à l'amerrissage de McDivitt et White, l'impact fut très doux.

Gemini 5 toucha l'eau à 190 heures, 55 minutes et 14 secondes après le lancement, à 130 kilomètres en avant du point prévu. L'ordinateur avait fonctionné comme il fallait : l'erreur était humaine. La rotation de la Terre est de 360,98 degrés par jour, mais lors de la programmation de la machine, quelqu'un avait omis les deux décimales et ne lui avait donné que 360 degrés. Les efforts de Cooper pour compenser ce qu'il reconnut comme une lecture erronée les avaient rapprochés du navire davantage qu'ils ne l'auraient été autrement.

L'amerrissage écourté ne posa aucun problème aux forces de récupération de la Marine. Un hélicoptère arriva rapidement au-dessus du vaisseau et trois nageurs sautèrent à l'eau. Cooper et Conrad étaient très à l'aise et, la mer étant calme, Cooper voulut rester avec le vaisseau par cette agréable matinée d'été — vers huit heures et demie, heure du Cap — jusqu'à ce qu'il apprenne que le porte-avions se trouvait encore à 120 kilomètres ; lui et Conrad montèrent alors dans l'hélicoptère en direction du Lake Champlain. L'équipage monta à bord du porte-avions à 9 h 26 et le vaisseau fut récupéré à 11 h 50. La mission avait mobilisé un dispositif de soutien du département de la Défense de 10 265 hommes, 114 aéronefs et 19 navires.

L'amiral les accueillit à bord. Interrogé sur ce à quoi il avait pensé pendant que le problème du réchauffeur de la pile semblait sur le point d'écourter la mission, Conrad désigna un dessin qu'il avait fait entre les sièges du vaisseau : un chariot penché à mi-chemin au bord d'un précipice. Le lendemain de l'amerrissage, Cooper et Conrad retournèrent à Kennedy pour trois jours d'examens médicaux. « C'est bon d'être de retour ici, à l'endroit où nous avons passé nos dernières semaines d'entraînement », dit Cooper à son arrivée.

Le cliché qui resta de ce retour — Conrad retouchant devant les caméras la barbe de huit jours de Cooper sur le pont du porte-avions — résume bien le ton avec lequel la mission fut accueillie : une épreuve d'endurance surmontée.

Un amerrissage réussi et un équipage en bonne santé après huit jours dans l'espace renforcèrent la confiance de la NASA dans l'objectif d'un alunissage avant la fin de la décennie. En l'espace de seulement trois mois en 1965, et après à peine deux vols de longue durée, les craintes médicales concernant l'apesanteur commencèrent à s'atténuer. Hugh Dryden reflétait cet optimisme dans son rapport au président du 11 septembre 1965 : l'objectif principal de la mission Gemini 5, démontrer la capacité de l'homme à fonctionner dans l'environnement spatial pendant huit jours et qualifier les systèmes du vaisseau dans ces conditions, avait été atteint ; ce jalon doublait la période requise pour une mission habitée d'exploration lunaire et démontrait la capacité de l'être humain à supporter des périodes prolongées d'apesanteur. L'adaptabilité du corps humain, écrivit Dryden, était indiquée par les performances des astronautes : leurs fréquences cardiaques diminuèrent jusqu'à un niveau nettement inférieur à leurs valeurs normales d'avant vol mais, au quatrième jour, ils s'adaptèrent à l'état d'apesanteur et se stabilisèrent ; au retour sur Terre, le pouls fut légèrement supérieur à la normale, comme prévu, et revint à des valeurs normales dès le deuxième jour. « Cela nous a assuré la capacité de l'homme à voyager vers la Lune et à en revenir », conclut-il.

Selon le bilan officiel, tous les objectifs furent atteints sauf le rendez-vous avec le REP, les essais de pilotage associés à ce rendez-vous et la démonstration d'une rentrée contrôlée jusqu'à un point d'amerrissage prédéterminé. La mission démontra la capacité humaine à s'adapter à l'apesanteur pendant une période prolongée et à se réadapter ensuite à la gravité normale, et fut considérée comme un succès.

Gemini 5 laissa en outre deux marques personnelles et une collective. Cooper, vétéran de Mercury — où il avait volé plus de trente-quatre heures et fait vingt-deux tours de la Terre à bord de « Faith 7 » en mai 1963 —, devint la première personne à effectuer deux missions orbitales terrestres et cumula un total de 222 heures dans l'espace avant de se retirer de l'Armée de l'air et de la NASA en 1970. Pour Conrad, sélectionné en 1962 avec le deuxième groupe d'astronautes, ce fut le premier de quatre vols : il commanderait ensuite Gemini XI, Apollo 12 et Skylab 2, jusqu'à cumuler plus de 1 200 heures dans l'espace. Wikipédia ajoute, en référence aux registres de durée, que ce fut la première fois qu'une mission habitée américaine détint le record mondial d'endurance, établi le 26 août 1965 en dépassant la marque soviétique de Vostok 5 de 1963, et que le record aurait pu être supérieur d'un jour si la mission n'avait pas été écourtée en raison de l'approche de l'ouragan Betsy.

Les activités postérieures au vol comprirent une tournée de bonne volonté dans six pays que leur assigna le président Johnson. Pendant le voyage, ils assistèrent au Congrès de la Fédération astronautique internationale à Athènes, où ils s'entretinrent avec l'équipage de Voskhod 2, les cosmonautes soviétiques Alekseï Leonov et Pavel Belyayev.

La NASA se consacra alors aux préparatifs de la mission de rendez-vous et d'amarrage et du dernier vol de longue durée, tous deux prévus avant la fin de l'année. L'objectif de cinq vols habités en une seule année paraissait extraordinaire comparé à l'expérience du programme Mercury, mais Gemini 4 et Gemini 5 s'étaient révélées, selon les mots des historiens du programme, des piliers de confiance, une base solide sur laquelle bâtir.

La capsule de Gemini 5 est aujourd'hui exposée au Space Center Houston, à Houston, au Texas, en prêt de la Smithsonian Institution.