Gemini IX-A

Gemini IX-A fut le septième vol habité du programme Gemini, le quinzième vol habité américain et le vingt-troisième vol spatial de l'histoire si l'on compte les ascensions du X-15 au-delà de 100 km. Il vola du 3 au 6 juin 1966 avec Thomas P. Stafford aux commandes et Eugene A. Cernan comme pilote, alors qu'aucun des deux n'avait été désigné à l'origine pour cette mission. Le vol arriva sur le pas de tir avec deux noms, deux cibles d'amarrage et un équipage qui n'était pas le sien : la lettre ajoutée au numéro rappelait l'échec d'un lancement, et les deux hommes à bord occupaient les sièges de deux coéquipiers morts quatre mois plus tôt.

Ce double détour définit le vol mieux qu'aucune liste d'objectifs. Gemini IX-A devait s'amarrer à un véhicule Agena, comme l'avait fait Gemini VIII en mars, et devait en outre faire sortir un astronaute pour voler avec l'Astronaut Maneuvering Unit, le propulseur dorsal que l'armée de l'air américaine préparait depuis des années. Il ne réussit ni l'un ni l'autre. Il réalisa en revanche trois rendez-vous orbitaux distincts en moins de vingt-quatre heures, l'inspection visuelle d'un objet tournant hors de contrôle, la certitude que travailler à l'extérieur d'un vaisseau était bien plus difficile que quiconque ne l'avait supposé, et un amerrissage si précis que l'équipage put saluer de la main le porte-avions venu le récupérer.

En octobre 1965, Elliot See et Charles A. Bassett II apprirent du chef du corps des astronautes, Donald Slayton, qu'ils voleraient sur Gemini IX. Slayton leur indiqua dans le même temps qui seraient leurs remplaçants : Thomas Stafford et Eugene Cernan. Stafford était alors occupé comme copilote de Gemini VI, et lorsque cette mission échoua puis fut reconstituée sous le nom de VI-A pour rejoindre Gemini VII, See, Bassett et Cernan en vinrent à se demander si leur coéquipier terminerait à temps pour rejoindre leur préparation.

Ils ne pouvaient pas l'attendre. Tous trois commencèrent leur entraînement en novembre, casant leurs séances de simulateur entre celles des autres équipages. Ils suivirent la construction et les essais du vaisseau n° 9, se familiarisèrent avec ses systèmes et aidèrent à façonner un plan de vol provisoire. Bassett et Cernan se concentrèrent sur l'activité extravéhiculaire, car l'un des deux devait sortir à l'extérieur et monter l'AMU. En décembre, ils interrompirent leur routine pour servir de communicateurs au centre de contrôle de Houston pendant la mission conjointe VII/VI-A, puis reprirent l'entraînement. Stafford, qui devait encore rendre son propre compte rendu de vol, les rejoignit en février 1966.

Elliot McKay See Jr. était né le 23 juillet 1927 à Dallas, au Texas. Il entra en 1945 à l'Académie de la marine marchande des États-Unis, obtint son diplôme en 1949 en génie maritime avec un brevet de réserviste de la marine, puis rejoignit dès septembre la division des turbines à gaz pour l'aviation de General Electric, l'entreprise où avait travaillé son père. En 1953, il était ingénieur d'essais en vol à l'usine d'Evendale, dans l'Ohio ; comme beaucoup de réservistes, il fut rappelé sous les drapeaux pendant la guerre de Corée, puis revint en 1956 chez General Electric, où il devint chef de groupe et pilote d'essais à la base aérienne d'Edwards, aux commandes des derniers réacteurs équipés des moteurs de la firme. La NASA le sélectionna en 1962, dans le deuxième groupe d'astronautes, et Gemini IX devait être son premier vol spatial.

Charles Arthur Bassett II était né le 30 décembre 1931 à Dayton, dans l'Ohio. Il étudia deux ans à l'université d'État de l'Ohio, s'inscrivit en 1952 au ROTC de l'armée de l'air et devint élève-pilote ; il obtint ensuite son diplôme d'ingénieur électricien à Texas Tech. Il passa par l'École des officiers d'escadron de Maxwell, par l'École expérimentale des pilotes d'essai de l'armée de l'air et par l'Aerospace Research Pilot School. La NASA le choisit en octobre 1963, dans le troisième groupe, et le 8 novembre 1965 il fut désigné pilote de Gemini IX. Comme See, il n'avait encore jamais volé dans l'espace.

Au matin du dernier jour de février 1966, les quatre hommes de Gemini IX se présentèrent à la base aérienne d'Ellington, au Texas, pour déposer leur plan de vol vers Saint-Louis à bord de deux T-38 biplaces. Ils allaient passer plusieurs jours à s'entraîner sur le simulateur de rendez-vous de l'usine McDonnell.

À Ellington, ils apprirent que le temps était mauvais à Saint-Louis : plafond à 180 mètres, visibilité de 3 kilomètres, pluie et brouillard, sans amélioration prévue. Il faudrait voler aux instruments. See appela les contrôleurs de Saint-Louis pour les prévenir de son arrivée dans deux heures et discuta avec Cernan des différentes pistes de l'aéroport de Lambert Field. Il s'installa ensuite dans le siège avant de l'un des avions, avec Bassett derrière lui ; Stafford et Cernan prirent place dans l'autre. Ils décollèrent à 7h35 du matin, See et Bassett en tête, l'autre équipage en formation.

Ils arrivèrent à Saint-Louis un peu avant neuf heures. La tour les informa que le plafond était monté à 240 mètres depuis le dernier contact, mais que la visibilité était tombée à 2,4 kilomètres et que de légères averses de neige s'ajoutaient désormais à la pluie et au brouillard. En descendant à travers la couche nuageuse, les pilotes se retrouvèrent trop avancés au-dessus de la piste pour atterrir. See décida de ne pas perdre le terrain de vue et vira à gauche sous les nuages. Stafford suivit la procédure d'approche interrompue, remonta droit jusqu'à 600 mètres et se posa sans incident à la tentative suivante.

See poursuivit son virage. L'avion se retrouva face au bâtiment 101 de McDonnell, où les techniciens travaillaient à ce moment précis sur le vaisseau que lui et Bassett devaient piloter. En s'apercevant que son taux de descente était excessif, See enclencha la postcombustion et tenta un virage serré à droite, mais il était déjà trop tard : l'appareil heurta le toit du bâtiment et s'écrasa dans une cour intérieure. Les deux pilotes moururent sur le coup.

La NASA nomma une commission d'enquête de sept membres présidée par l'astronaute Alan B. Shepard Jr., qui examina l'entretien de l'avion, l'expérience des pilotes, leurs dossiers médicaux et les conditions météorologiques. Elle ne trouva rien de défectueux dans l'appareil : il avait fonctionné correctement jusqu'à l'impact. See et Bassett avaient renouvelé leurs qualifications de vol aux instruments dans les six mois précédents, et tous deux étaient en bonne santé physique et mentale, selon les examens médicaux et les conversations enregistrées avant et pendant le vol. See avait en outre la réputation d'un excellent pilote d'essai : prudent, réfléchi et techniquement compétent. La conclusion fut que la météo avait été la cause principale et qu'une erreur de pilotage, motivée par la volonté de ne pas perdre le terrain de vue, les avait entraînés trop bas.

Le mercredi 2 mars 1966, le vaisseau numéro 9 partit vers le quai d'expédition, en direction du cap Kennedy, tandis qu'un drapeau était mis en berne à l'usine McDonnell. Le lendemain, Elliot See et Charles Bassett furent inhumés au cimetière national d'Arlington, entourés de leurs camarades astronautes.

La NASA attribua les postes d'équipage titulaire de Gemini IX à Stafford et Cernan. C'était la première fois dans l'histoire des vols spatiaux habités de l'agence qu'un équipage de réserve prenait en charge une mission ; le précédent le plus proche, celui de Mercury-Atlas 7 en 1962, n'était pas comparable, car lorsque Donald Slayton fut écarté pour une anomalie cardiaque, ce n'est pas son remplaçant Walter Schirra qui vola, mais Scott Carpenter, qui avait été la doublure du vol de John Glenn. Le 21 mars, James Lovell et Edwin Aldrin reçurent les fonctions de réserve. Aucun retard ne fut enregistré dans le calendrier de lancement.

Ce changement eut des conséquences que personne n'avait calculées à l'époque. Lovell et Aldrin étaient les remplaçants prévus de Gemini X ; la rotation habituelle — deux missions de repos entre la réserve et le poste titulaire — aurait conduit Aldrin vers l'équipage titulaire d'un vol postérieur à Gemini XII, qui ne vit jamais le jour. En les avançant à la réserve de Gemini IX, Aldrin finit par voler comme titulaire sur Gemini XII, et ce vol pesa de façon décisive dans sa désignation comme remplaçant d'Apollo 8 puis comme membre titulaire de l'équipage d'Apollo 11.

Thomas Patten Stafford était né le 17 septembre 1930 à Weatherford, dans l'Oklahoma, fils d'un dentiste et d'une ancienne institutrice. Diplômé de l'Académie navale, il fut affecté à l'armée de l'air, pilota le F-86 Sabre et devint pilote d'essai ; la NASA le sélectionna en 1962 et il avait déjà volé sur Gemini VI-A. Eugene Cernan était né le 14 mars 1934 à Chicago, fils d'un père d'origine slovaque et d'une mère d'ascendance tchèque ; diplômé en génie électrique de Purdue, il entra dans la Marine par le NROTC en 1956 et fut sélectionné par la NASA en octobre 1963, dans le troisième groupe. Gemini IX-A allait être son premier vol. Les deux hommes revoleraient ensemble sur Apollo 10, en mai 1969, et Cernan commanderait Apollo 17 en décembre 1972, le dernier alunissage du programme. Stafford commanda en 1975 la mission Apollo-Soyouz, première mission conjointe soviéto-américaine, et devint, avec le grade de général de brigade, le premier officier général à voler dans l'espace.

Pour Gemini IX, les trois grandes discussions de préparation ne furent pas technologiques mais procédurales : fallait-il effectuer la sortie extravéhiculaire avec ou sans cordon ombilical, le rendez-vous devait-il être avancé à la troisième orbite, et fallait-il se fier au radar ou au suivi optique depuis le vaisseau.

Le travail de Chance Vought et du laboratoire de propulsion aérienne de la base Wright-Patterson, dans l'Ohio, sur l'Astronaut Maneuvering Unit lança le premier débat. L'engin, à commande manuelle, était propulsé par du gaz chaud issu de peroxyde d'hydrogène, et de nombreux essais avaient montré qu'il permettrait à un astronaute de contrôler son attitude et de rester stable pendant ses manœuvres. Lorsqu'au début de 1963 la possibilité fut offerte à l'armée de l'air de placer des expériences à bord du vaisseau Gemini, l'AMU s'imposa comme un choix évident : elle pouvait servir à des tâches qui intéressaient particulièrement le département de la Défense — maintenance, réparation, ravitaillement, transfert d'équipage, sauvetage, inspection de satellites et assemblage de structures —, même si aucune d'elles n'était encore un objectif primaire ni secondaire pour la NASA.

Le cordon entra en scène comme facteur de sécurité. L'armée de l'air envisageait au départ une longe de 60 mètres, mais des études suggérèrent qu'un astronaute pouvait s'emmêler dans un câble en apesanteur. On pouvait y remédier par un mécanisme d'enrouleur maintenant le câble tendu, mais la vraie question devint bientôt de savoir si une longe était seulement nécessaire : des systèmes redondants pouvaient-ils offrir la même sécurité qu'attacher un homme au vaisseau ? L'armée de l'air le pensait, et une partie de la NASA la suivait ; le développement de la longe fut annulé. Le colonel Daniel McKee, chef du bureau de l'armée de l'air à Houston, soutenait que savoir qu'un astronaute libre allait piloter le système obligerait les industriels à le fabriquer avec une fiabilité extrême. Warren J. North, chef de la division de soutien aux équipages du centre de Houston, répliquait que les longes sont le meilleur ami d'un homme dans l'espace, « surtout quand elles transportent de l'oxygène ».

La dispute fut parfois vive. Le siège de la NASA fixa sa position sans ambiguïté : William Schneider, directeur adjoint des opérations de mission, télégraphia au responsable du programme Gemini, Charles Mathews, que l'activité extravéhiculaire reposerait sur l'usage d'une longe pour tous les vols jusqu'à Gemini XII inclus. McKee ne s'avoua pas vaincu et, en février 1966, continuait de défendre l'idée de laisser la question ouverte jusqu'à Gemini XII, où était prévu le second vol du propulseur dorsal ; il rédigea une note de position soulignant que tous les systèmes critiques de l'AMU étaient doublés et que ses essais avaient visé le vol libre, sa finalité ultime. Le directeur du centre de Houston, Robert Gilruth, transmit le dossier à George Mueller, responsable des programmes habités, qui ne se laissa pas convaincre : tous les astronautes de Gemini seraient attachés, même si l'expérience pourrait être utile à l'armée de l'air pour de futurs vols libres. Une nouvelle note décrivait des manœuvres du vaisseau destinées à maintenir le cordon détendu afin de simuler une activité libre.

Le vol incontrôlé de Gemini VIII, le 16 mars, donna à l'armée de l'air une occasion de forcer la décision : que serait-il arrivé si David Scott s'était trouvé à l'extérieur, attaché au vaisseau, quand celui-ci s'était mis à tourner ? Il aurait pu s'enrouler comme un store cassé. L'armée de l'air proposa d'ajouter au moins un dispositif de largage d'urgence tant que la NASA s'obstinerait sur la longe. Les responsables de l'agence avaient eux aussi envisagé ce scénario. Scott soutenait qu'il aurait pu détecter le problème des propulseurs et rentrer pour aider Armstrong ; une bonne partie du bureau des vols habités, en revanche, était convaincue qu'en cas de panne, la meilleure chose qu'un astronaute à l'extérieur puisse faire était de rentrer au plus vite. Diagnostiquer une panne depuis l'extérieur comportait trop de dangers pour renoncer en plus à la sécurité de la ligne de vie. Le débat actif se referma là-dessus, même si certains continuèrent à juger l'idée bonne pour de futurs programmes.

Le deuxième sujet — quand rejoindre la cible — fut traité avec moins d'acrimonie. Les planificateurs de Gemini VI avaient conclu que le rendez-vous ne devait pas être tenté avant la quatrième orbite, ce que Walter Schirra et Stafford lui-même avaient brillamment démontré. Mais certains ingénieurs du bureau du programme Apollo voulaient aller plus loin : un rendez-vous dès la première orbite, ou au moins la troisième, ressemblerait bien davantage à un rendez-vous en orbite lunaire. En septembre 1965, les planificateurs commencèrent à travailler sur un rendez-vous M=3 — sur la troisième orbite du vaisseau — pour Gemini IX et X, et continuèrent à l'affiner tout au long de l'année.

Des représentants de la NASA, de l'armée de l'air et de l'industrie se réunirent à Houston le 20 janvier 1966 pour examiner le résultat. Après la séparation du vaisseau et du lanceur, la première manœuvre — l'IVAR, acronyme peu élégant pour « routine d'ajustement de la vitesse d'insertion » — réduirait les erreurs d'insertion orbitale : l'équipage utiliserait le système de guidage inertiel pour relever ou abaisser aussitôt la trajectoire. À l'apogée du premier tour viendrait un « ajustement de phase », destiné à établir la bonne relation entre le vaisseau et la cible. Une orbite et demie plus tard suivrait un triple ajustement simultané de phase, d'altitude et d'erreurs hors plan. La manœuvre finale circulariserait la trajectoire deux tours et quart après l'insertion, plaçant le vaisseau environ 28 kilomètres sous l'objectif et prêt à entamer la poursuite. Personne ne doutait que la séquence fonctionnerait ; ce que certains ne voyaient pas, c'était la nécessité de la réaliser.

Le vaisseau exigeait des aménagements spécifiques pour les tâches extérieures. À la demande de la NASA, McDonnell colla quatre-vingts patchs de velcro sur la surface du véhicule, et des coussinets accrocheurs furent ajoutés aux gants de Cernan pour le retenir pendant ses déplacements. La position du corps étant décisive pour inspecter puis enfiler l'AMU, deux poignées et une barre pour les pieds furent installées comme points d'appui, avec du velcro également sur la barre et sur les bottes. Lors des vols paraboliques en gravité zéro, ce dispositif se révéla insuffisant ; ce n'est qu'après l'ajout d'étriers que Cernan et Aldrin parvinrent à inspecter l'unité sans difficulté lors des entraînements suivants.

L'AMU était une conception de l'armée de l'air, qui prévoyait d'utiliser le vaisseau Gemini dans le cadre du Manned Orbiting Laboratory. Il s'agissait d'un propulseur dorsal fonctionnant au peroxyde d'hydrogène. Comme le gaz éjecté sortait extrêmement chaud, la combinaison de Cernan fut modifiée par l'ajout d'un « pantalon » tissé dans l'alliage de nickel Chromel-R, un matériau mis au point par l'Air Force Systems Command pour des dispositifs de décélération à haute température et qui servirait plus tard pour les gants et les bottes lunaires des combinaisons Apollo. Le propulseur disposait en outre de sa propre stabilisation, de son propre oxygène et de sa propre télémétrie biomédicale et système, de sorte que celui qui le pilotait devenait indépendant du support vital de la capsule.

Tout était prêt pour Gemini IX le 17 mai 1966. Au centre de contrôle, Eugene Kranz assuma les fonctions de directeur de vol à la tête d'une opération en trois équipes, avec Glynn S. Lunney et Clifford Charlesworth comme directeurs des deux autres. Seuls deux cents journalistes étaient présents, contre plus d'un millier l'année précédente pour Gemini IV : le programme devenait routinier et, par conséquent, moins médiatique.

Après un compte à rebours sans incident, le lanceur Atlas 5303 décolla du pas de tir 14 à 10h12 du matin. Pendant deux minutes, ses trois moteurs poussèrent l'Agena 5004 vers le haut. Dix secondes avant l'extinction prévue des deux moteurs extérieurs, cependant, l'un d'eux s'orienta et resta bloqué en position de piqué extrême. L'ensemble tout entier — Atlas et Agena — se retourna et plongea comme une torpille folle en direction du cap Kennedy.

Peu après la coupure des moteurs d'appoint, l'officier de guidage signala avoir perdu le contact avec le lanceur. Richard W. Keehn, directeur du programme Atlas de Gemini chez General Dynamics, était alarmé et perplexe : la télémétrie montrait que le moteur sustentateur s'était éteint, et un signal de séparation de l'Agena suivait aussitôt. Les signaux de l'Agena continuèrent d'arriver jusqu'à 456 secondes après le décollage ; puis ce fut le silence. Keehn courut jusqu'au hangar J, la station de données de General Dynamics, où les bandes de télémétrie pointaient vers un problème du moteur Atlas. Mais les informations télévisées laissaient entendre que le véhicule cible avait encore fait défaut, et les responsables de Lockheed grimaçaient chaque fois qu'ils entendaient parler de « l'oiseau Agena » : une ironie, au vu des problèmes et retards que l'Atlas avait causés au programme Mercury et du succès de l'Agena sur Gemini VIII. L'Atlas et l'Agena de Gemini IX tombèrent dans l'Atlantique à 198 kilomètres de leur point de départ.

L'analyse qui suivit fut rapide. Keehn emballa les bandes et s'envola pour San Diego ; en une semaine, son équipe localisa la cause dans le câblage électrique : un câble pincé du pilote automatique provoquant un court-circuit. Il fallut retravailler les connecteurs électriques, et General Dynamics demanda à la NASA un jour de plus pour préparer l'Atlas 5304. Lockheed, de son côté, restait inquiète de signaux de télémétrie indiquant un problème sur un onduleur de l'Agena, qui alimentait à la fois le gyroscope et le temporisateur de séquence ; la question gênante était de savoir si la cible aurait atteint l'orbite si l'Atlas avait fonctionné. Une série de caméras installées à Melbourne Beach, en Floride, rassura l'entreprise : les images de la boucle extérieure de l'Atlas montraient que l'Agena avait traversé les gaz ionisés de l'échappement du propulseur, ce qui avait provoqué un court-circuit et la panne de l'onduleur.

Lorsque l'Agena fit défaut, l'agence disposait pour la première fois d'une solution de rechange. Après l'explosion d'un Agena en octobre 1965, qui avait privé Gemini VI de cible, la NASA avait demandé à General Dynamics/Convair d'être en mesure de fournir un Atlas de réserve sous quatorze jours en cas de nouvelle catastrophe semblable, et avait développé une cible alternative : l'Augmented Target Docking Adapter, ATDA, un vaisseau plus modeste constitué de l'adaptateur d'amarrage doté d'un système de contrôle d'attitude, mais dépourvu du moteur de changement d'orbite de l'Agena. Il fut construit par McDonnell, le même fabricant que le vaisseau Gemini, en remplaçant la fusée Agena par la section de contrôle de rentrée d'un Gemini et en utilisant des équipements déjà éprouvés. En avril 1966, un mois avant la tentative manquée, Schneider avait déjà rappelé à Merritt Preston qu'il faudrait lancer la cible de secours en toute hâte si l'Agena manquait de nouveau son rendez-vous orbital. Le 18 mai, Mathews télégraphia au colonel John Hudson, sous-commandant des lanceurs de la division des systèmes spatiaux de l'armée de l'air, pour préparer l'Atlas 5304 en vue d'un lancement le 31 mai, dans une mission désormais nommée Gemini IX-A.

Le plan de secours étant en vigueur, la question suivante était de savoir que faire si l'ATDA venait lui aussi à manquer. Lors d'une réunion le 18 mai, Mathews annonça que Gemini IX-A serait lancé de toute façon pour rejoindre l'Agena de Gemini VIII, toujours en orbite. McDonnell, de son côté, avait confiance en l'ATDA : lorsque, le lendemain, Mathews demanda à Saint-Louis si quelqu'un avait des réserves sur son utilisation, la réponse fut négative. Heureusement, car l'idée du rendez-vous avec le vieil Agena dut bientôt être abandonnée : son orbite n'avait pas décru comme prévu et il continuait de tourner à 402 kilomètres d'altitude. Sans l'aide de l'Agena lui-même, voler aussi haut risquait de consommer trop de carburant et de priver l'équipage de tout moyen de redescendre à l'orbite nécessaire au freinage de rentrée. L'administrateur adjoint Robert Seamans et Mueller convinrent avec Mathews que le rendez-vous avec l'Agena 8 était trop risqué, mais aussi que Gemini IX-A volerait même si la cible de remplacement venait à manquer : l'activité extravéhiculaire avec l'AMU justifiait à elle seule le vol.

Le 1er juin 1966, hommes et machines se retrouvèrent de nouveau au cap Kennedy pour envoyer en orbite coordonnée la cible de secours et Gemini IX-A. À l'heure prévue, dix heures du matin, l'Atlas s'éleva du pas de tir 14. Après une phase propulsée de six minutes, il plaça l'ATDA sur une orbite quasi parfaite de 298 kilomètres. L'ATDA étant dépourvu de propulsion propre, le lancement exigea une combustion sustentatrice prolongée : alors que la coupure du moteur sustentateur intervenait normalement à T+300 secondes, elle fut ici étendue jusqu'à T+348 secondes, une durée jamais tentée en près de trois cents lancements d'Atlas, pour laquelle on utilisa un réservoir d'huile de lubrification de taille double garantissant le fonctionnement de la turbopompe. L'expérience réussit et la phase prolongée se déroula sans incident ; la phase des moteurs vernier dura dix-huit secondes de plus, et l'ATDA se sépara à T+383 secondes.

Une seule chose gâchait le tableau : la télémétrie suggérait que la coiffe protégeant le cône d'amarrage ne s'était ouverte que partiellement et ne s'était pas détachée.

Au même moment, sur le pas de tir 19, Stafford et Cernan poursuivaient leur propre compte à rebours. À trois minutes du lancement, un arrêt programmé fut déclaré afin que le vaisseau décolle avec précision à l'instant offrant la meilleure trajectoire de poursuite. Presque aussitôt, des problèmes apparurent dans l'équipement de contrôle au sol du Cap lorsqu'il tenta de transmettre au vaisseau les données affinées de l'azimut de lancement. La fenêtre — de seulement quarante secondes — se referma, et le directeur de mission Schneider reporta le vol de quarante-huit heures. Pour la deuxième fois, Stafford et Cernan durent redescendre par l'ascenseur. « Frank et Jim auront plus d'heures de vol », dit Stafford en évoquant Borman et Lovell, « mais personne n'a accumulé plus d'heures sur le pas de tir que moi avec Gemini ». Lorsque Gemini IX-A décolla enfin, il s'était assis prêt au lancement sur deux vaisseaux différents, le 6 et le 9, six fois au total. La presse le surnomma « le maire du pas de tir 19 ».

Le 3 juin se déroula sans encombre. Le vol débuta à 13h39:33 UTC depuis le complexe 19 du cap Kennedy, avec un Titan II GLV de numéro de série 62-12564. Le comportement du lanceur fut très proche du nominal : deux petits transitoires de roulis furent observés au décollage, et les effets pogo furent les plus faibles jamais enregistrés jusque-là sur un lancement Gemini. Le vaisseau, d'une masse de 3750 kilogrammes (8300 livres) au lancement, se plaça sur une orbite de périgée 158,8 kilomètres et d'apogée 266,9 kilomètres, avec une inclinaison de 28,91 degrés et une période de 88,78 minutes.

Stafford surveilla les instruments de plus près que ses prédécesseurs, car il avait entre les mains le nouvel IVAR pour lancer la séquence de rendez-vous. Six minutes après le décollage, le capcom Neil Armstrong lui donna le feu vert et le commandant alluma les propulseurs pour poursuivre une cible située 1060 kilomètres devant lui. Alors qu'ils survolaient les Canaries, à peine dix-sept minutes après le lancement, les ordinateurs avaient terminé leurs calculs, et Armstrong transmit les données de l'ajustement de phase près du premier apogée. Après 49 minutes de vol, les propulseurs ajoutèrent 22,7 mètres par seconde à la vitesse du vaisseau et élevèrent le périgée de 160 à 232 kilomètres. « Celui-là, je l'ai senti, Tom ! » s'exclama Cernan.

Pendant l'heure précédant le triple ajustement de phase, d'altitude et d'erreurs hors plan, l'équipage vérifia les systèmes, repassa les listes d'arrimage, retira gants et casques et prépara les caméras. Pour circulariser la trajectoire, à 2 heures et 24 minutes de vol, Stafford piqua le nez de quarante degrés et vira de trois degrés à gauche de la trajectoire ; cinquante et une secondes plus tard, il alluma les propulseurs arrière pour ajouter 16,2 mètres par seconde. L'orbite se stabilisa à 274 par 276 kilomètres : 22 kilomètres en dessous et 201 kilomètres derrière la cible, se rapprochant à 38 mètres par seconde.

Au-dessus de Tananarive, douze minutes avant cette mise à feu, le radar avait donné les premiers signes de contact avec la cible à 240 kilomètres de distance. Les concepteurs du radar chez Westinghouse poussèrent un soupir de soulagement : ils redoutaient l'acquisition d'un objet mouvant et instable, car l'Agena était un véhicule stabilisé alors que l'ATDA ne l'était pas, ce qui faisait varier sa réflectivité selon son attitude. En deçà de 222 kilomètres, cependant, l'accrochage électronique fut raisonnablement bon.

À 3 heures et 20 minutes, l'équipage repéra sa cible à 93 kilomètres. Pendant un moment, elle entra et sortit du champ du viseur optique ; à 56 kilomètres, elle devint nette et ne se perdit plus jamais. En s'approchant, Stafford signala qu'il voyait clignoter les feux d'acquisition. Il pensa un instant que la coiffe s'était finalement détachée — « très bien, ça marche » — car il ne semblait pas possible de voir les feux aussi nettement si le carénage était toujours en place. Les corrections fines lui furent inconfortables car la lumière de la Lune, entrant par son hublot, l'éblouissait presque ; mais la Lune finit par se révéler utile lorsque ses rayons commencèrent à se refléter sur l'ATDA.

Stafford commença à freiner à 4 heures et 6 minutes. Pendant l'approche, il scrutait par le hublot pour tenter de voir si la coiffe était présente ou non. Il s'exclama alors : « Regarde-moi cet élan ! » À mesure que la distance se réduisait, il comprit qu'il s'était trompé : « La coiffe est à moitié ouverte sur ce truc ! » Quelques secondes plus tard, Cernan commentait : « On pourrait presque l'arracher d'un coup ! » Une fois le freinage final achevé, les deux véhicules se retrouvèrent à seulement trente mètres l'un de l'autre, en vol en formation, mais il ne semblait guère vraisemblable que le nez du vaisseau puisse s'introduire dans la gueule de cette bête et s'amarrer.

L'équipage décrivit la coiffe en détail et se demanda à voix haute ce qui pouvait être fait. L'une des phrases de Stafford, imagée et mémorable, devint la marque de fabrique de la mission entière : changeant d'animal, il dit que « ça ressemble à un alligator en colère là dehors, en train de tourner ». La tentation de pousser le carénage avec la perche d'amarrage pour lui ouvrir les mâchoires le titillait, mais le directeur de vol Kranz lui ordonna de réfréner cette pulsion.

Le plus significatif de l'épisode fut peut-être l'examen minutieux d'un corps instable, commenté en direct sur le circuit air-sol. Stafford se maintint entre neuf et douze mètres de la cible, bien qu'il en soit venu à se placer à quelques centimètres seulement, dans une position délicate, en pleine lumière du jour. Comme l'ATDA tournait lentement, il retourna son vaisseau pour accompagner les mouvements de cette machine à l'aspect étrange. Son action accomplissait dans les faits l'un des objectifs que le département de la Défense poursuivait avec l'AMU : localiser et inspecter des satellites non identifiés. Stafford pouvait voir clairement que les boulons explosifs avaient été tirés, mais que deux cordons soigneusement scotchés maintenaient la coque partiellement en place. Depuis le sol, on lui assura que ces câbles avaient une résistance à la traction très élevée, de sorte que pousser sur les mâchoires n'était peut-être pas une bonne idée.

L'équipage expliqua ce qu'il voyait : les boulons explosifs avaient été tirés, mais comme les cordons de déconnexion rapide censés libérer les connecteurs électriques des boulons n'étaient pas enclenchés, le câblage électrique maintenait ensemble les deux bandes d'acier de retenue de la coiffe, larges d'un pouce et demi. Si l'on coupait les câbles d'un côté, les deux bandes se redresseraient aussitôt et, toujours retenues par les câbles du côté opposé, suivraient une trajectoire impossible à prévoir ; leur capacité à déchirer une combinaison spatiale comme une lame mit fin à l'idée d'une opération de sauvetage. Au Cap, le pilote de réserve Buzz Aldrin proposa que Cernan coupe les câbles avec les ciseaux chirurgicaux de l'équipement de bord. Un essai au sol démontra qu'ils coupaient effectivement, mais aussi que l'ATDA était hérissé d'arêtes dangereuses. Les contrôleurs, selon les mots de Deke Slayton, furent « horrifiés » par cette idée, qui ne tenait pas compte de l'énergie accumulée dans les bandes libérées, de la rotation constante de l'ATDA, ni de la possibilité que les bandes fouettent l'air et perforent la combinaison de Cernan.

Schneider appela James McDivitt et Scott, qui se trouvaient à Los Angeles, pour qu'ils se rendent à l'usine Douglas examiner une coiffe identique et voir si les câbles pouvaient être coupés ou le carénage retiré d'une manière ou d'une autre en vol. Les astronautes rapportèrent que les câbles pouvaient effectivement être coupés, mais qu'il y avait de nombreux bords tranchants susceptibles de déchirer la combinaison. Pendant ce temps, les contrôleurs envoyèrent des commandes à la cible pour serrer et desserrer le cône d'amarrage, dans l'espoir de libérer la coiffe. Elle resta en place : sur Gemini IX-A, il n'y aurait pas d'amarrage.

L'épisode fut embarrassant et déclencha une nouvelle enquête. L'explication se révéla simple, un cas d'école de trop de cuisiniers gâtant la sauce. Douglas construisait la coiffe, Lockheed l'ajustait à l'Agena, tandis que l'ATDA, lui, était fabriqué par McDonnell. Avant que les techniciens de McDonnell ne procèdent à l'installation finale au Cap, un ingénieur de Douglas supervisa un essai, à l'exception de la dernière étape : les cordons actionnant la déconnexion électrique des boulons explosifs, qui, par sécurité, ne furent pas branchés. Avant la mission, l'ingénieur de Douglas rentra chez lui auprès de sa femme enceinte.

La cause profonde remontait à une décision antérieure. Douglas avait construit la coiffe pour qu'elle soit montée sur le deuxième étage Agena, mais l'armée de l'Air décida à la dernière minute que l'Atlas pouvait à lui seul atteindre l'orbite voulue sans ce deuxième étage ; cela écarta la NASA du lancement et signifia que l'ATDA et le carénage seraient installés directement sur l'Atlas, par une équipe de McDonnell au lieu de l'équipe habituelle de Lockheed. La NASA avait engagé l'ingénieur de Douglas pour assister à l'installation du carénage sur le deuxième étage, l'inspecter et la valider ; comme l'Agena ne devait finalement pas être utilisé, ce serait du personnel de McDonnell, peu familiarisé avec la pièce, qui procéderait au montage, et l'on refusa à l'ingénieur l'accès à la tour malgré ses protestations et celles du personnel de la NASA, sous prétexte qu'il s'agissait d'une structure simple ne nécessitant aucune aide.

Le jour du lancement, l'équipe de McDonnell suivit des procédures publiées par Lockheed, elles-mêmes recopiées de documents de Douglas. Les instructions renvoyaient à « voir le plan », mais le plan de Lockheed ne fut pas utilisé. Le technicien de Douglas qui avait l'habitude d'accrocher les cordons savait quoi faire des extrémités libres même sans le plan, mais il n'était pas présent ; les inconnus qui montaient la coiffe regardèrent les sangles pendantes, se demandèrent quoi en faire et les fixèrent soigneusement avec du ruban adhésif sous les petits carénages protégeant les boulons explosifs. En orbite, Stafford photographia ce travail bien net. Après le vol, l'ingénieur de Douglas monta, avec l'aide de Lockheed, un carénage de réserve et démontra le problème au personnel de McDonnell et à George Mueller. Scott Simpkinson, responsable des opérations d'essai du programme, résuma les trois leçons : simuler les processus complets, garder en poste le personnel expérimenté et suivre les procédures écrites à la lettre.

Gemini IX-A entama alors son rendez-vous à période égale. Cinq heures après le décollage, Stafford piqua le nez de quatre-vingt-dix degrés et alluma les propulseurs avant pendant trente-cinq secondes pour augmenter la vitesse de six mètres par seconde. L'équipage constata aussitôt que la cible disparaissait en dessous d'eux ; plus tard, déjà dans l'obscurité, ils déterminèrent leur position au sextant et confrontèrent le résultat à la solution préparée sur la carte. La planification s'était révélée juste : il suffisait de freiner pour achever le rendez-vous. À 6 heures et 15 minutes, Stafford entama une série de quatre manœuvres qui ramenèrent le vaisseau en vol en formation auprès de l'objectif. Le deuxième des trois exercices de rendez-vous se révéla facile.

Moins d'une heure après être revenus près de la cible, à 6 heures et 36 minutes de vol, l'équipage se prépara à repartir, cette fois en vue du troisième rendez-vous prévu. À 7 heures et 15 minutes, Stafford alluma les propulseurs arrière pour réduire la vitesse de 1,1 mètre par seconde et élargir la distance entre les deux satellites. Ils purent ensuite se détendre un peu. La journée avait été épuisante. Encore tentés d'arracher les mâchoires du caïman, ils discutèrent avec les contrôleurs au sujet de la coiffe, révisèrent les systèmes, mangèrent et tentèrent de dormir. Les bruits et les lumières de la cabine leur compliquèrent la tâche : ils somnolèrent par tranches d'une quarantaine de minutes, et leurs huit heures de sommeil programmées furent, au mieux, agitées.

Le lendemain, 4 juin, le vaisseau se trouvait 111 kilomètres en avance sur son objectif. Cette manœuvre rétrograde avait abaissé son orbite, désormais de 289 par 296 kilomètres, tandis que la cible se maintenait à une altitude presque constante de 298 kilomètres. Le vaisseau, plus proche de la Terre, illustrait ainsi le paradoxe consistant à freiner pour aller plus vite par rapport à la surface que l'objet volant au-dessus. Le scénario était monté pour un rendez-vous par le dessus, mais il fallait d'abord accélérer dans le sens du mouvement pour bondir vers une altitude supérieure à celle de la cible ; alors, automatiquement, l'objectif, qui volait plus bas, entamerait l'avance du vaisseau. Pour achever le rendez-vous, il suffirait ensuite d'annuler les vecteurs d'altitude et de vitesse qui l'avaient placé au-dessus et en avant.

Un ajustement de phase à 18 heures et 23 minutes fut suivi, un peu plus d'une demi-heure après, par un ajustement d'altitude. Une nouvelle impulsion plaça le vaisseau sur une orbite de 307 par 309 kilomètres. La distance oblique à l'objectif, qui s'était étirée jusqu'à 155 kilomètres, commença à se réduire : en un quart d'heure, Stafford annonçait que les véhicules étaient à 100 kilomètres l'un de l'autre ; quarante minutes plus tard, Cernan annonçait la marque de 37 kilomètres ; à 21 heures et 2 minutes, la séparation était de 28,6 kilomètres. Stafford piqua le nez de dix-neuf degrés et vira de cent quatre-vingts degrés à gauche, visant l'autre véhicule, qui restait en dessous et en arrière.

Au-dessus de l'Atlantique, puis du Sahara et du reste du continent africain, les deux hommes eurent du mal à repérer la cible, bien que l'œil électronique du radar ne la perdît jamais. À 37 kilomètres, ils l'avaient vue briller au clair de lune puis à la lumière solaire ; à l'aube, cependant, ils la perdirent complètement de vue. La distance s'était réduite à moins de six kilomètres lorsque Stafford aperçut quelque chose qui lui parut être « un point de crayon sur une feuille de papier ». Sans le radar, dit-il, « nous aurions raté ce rendez-vous ». À 21 heures et 42 minutes après le lancement, IX-A et sa cible se retrouvaient de nouveau côte à côte : trois types différents de rendez-vous accomplis en moins de vingt-quatre heures.

À l'issue du troisième, le contrôleur de Carnarvon, en Australie, transmit à Cernan que le directeur de vol Charlesworth voulait que l'équipage commence à se préparer pour la sortie extravéhiculaire. Stafford avait commencé à s'inquiéter du carburant qu'il consommerait en restant près de la cible : à moins que les contrôleurs ne pensent que Cernan pourrait faire quelque chose au sujet de la coiffe, le commandant préférait s'éloigner de l'ATDA avant que le pilote ne sorte. De plus, ils étaient fatigués. En survolant Houston, Armstrong indiqua à Stafford de reporter l'activité extravéhiculaire au troisième jour et d'abandonner l'ATDA. Stafford accéléra d'un mètre par seconde et s'éloigna pour toujours du caïman en colère.

Le 5 juin, à 5h30 du matin, près de quarante-cinq heures et demie après le décollage, l'équipage entama les préparatifs pour la sortie de Cernan. Dans la cabine exiguë, ils travaillèrent, se reposèrent et travaillèrent de nouveau, terminant dix minutes avant le coucher du soleil. Près de l'aube, Cernan entrouvrit son écoutille. Cela lui demanda plus d'effort qu'il ne l'avait prévu, mais il se retrouva bientôt debout dans l'ouverture, regardant l'infini et attendant les premiers signes de lumière. Il ne ressentit ni désorientation ni aucune sensation de se perdre dans l'obscurité de l'espace. Il jeta un sac de déchets et entama un exercice prévu pour durer 167 minutes, pendant lesquels le pilote resterait debout, marcherait, flotterait ou volerait sur près de deux tours du monde.

Les problèmes commencèrent aussitôt. Avec la combinaison pressurisée à 3,5 livres par pouce carré, selon les mots mêmes de Cernan, « la combinaison prit vie propre et devint si rigide qu'elle ne voulait plus du tout se plier ». À peine sorti, il se mit à tourner sans contrôle, et le cordon ombilical, animé de mouvements indomptables, n'arrangeait rien ; il finit par le surnommer « le serpent », car dès qu'il le lâchait à une certaine distance, il devenait difficile à maîtriser. Non sans effort, il regagna la zone de l'écoutille.

Il fit d'abord quelques expériences simples pour prendre la mesure du travail dans l'espace, et fut surpris de constater que tout prenait bien plus de temps que ne le lui avaient laissé supposer les simulateurs. Il avoua par la suite n'avoir eu aucune idée de la façon de travailler au ralenti à vitesse orbitale : chaque mouvement d'un bras ou d'une jambe en chute libre exigeait une réaction de tout le corps, et des forces minimes, à peine perceptibles au sol, suffisaient à le déséquilibrer ; il lui suffisait de bouger les doigts pour se mettre en mouvement. Sur Gemini IV, Edward White avait déjà évoqué le besoin de points d'appui ; Cernan découvrit alors que même ceux installés sur le vaisseau n° 9 étaient insuffisants et que le velcro ne suffisait pas à maintenir le corps en position pendant qu'il progressait vers l'adaptateur arrière. Il devait lutter continuellement contre la mobilité limitée de la combinaison, et l'effort lui coûtait cher.

Lorsqu'il parvint enfin à l'adaptateur, certaines lumières installées expressément pour l'aider n'étaient pas allumées. Il demanda à Stafford de les brancher, et une seule s'alluma. Se déplacer dans l'adaptateur ne fut pas plus facile que dans le reste du vaisseau. Il entreprit néanmoins de préparer le propulseur dorsal : il disposa des lumières ; ouvrit et vérifia les vannes de coupure d'azote et d'oxygène ; ordonna les commandes latérales, les cordons ombilicaux et le harnais de fixation ; accrocha l'amarre de l'AMU ; brancha l'alimentation électrique de l'unité et bascula sur le cordon ombilical électrique. Tout, absolument tout, prenait bien plus de temps que prévu. Il flottait sans contrôle à répétition et était incapable de maintenir la position de son corps ; les rares barres pour les pieds, étriers et points d'appui ne suffisaient à aucune tâche exigeant de faire levier. Pendant qu'il effectuait les branchements, son pouls monta à environ 155 pulsations par minute puis grimpa jusqu'à près de 180, et le médecin de vol au sol en vint à craindre qu'il ne perde connaissance. La sueur commença à embuer sa visière, et il frottait son nez contre le verre pour s'ouvrir une zone claire par laquelle voir.

Dix minutes après le coucher du soleil, la visière de Cernan commença à s'embuer, il se reposa donc un peu. Mais il n'y avait pas de repos complet possible là-haut, à cause de la tendance à dériver. Il reprit le travail et la visière s'embua de nouveau ; au lever du jour suivant, l'humidité diminua, bien qu'elle revînt dès qu'il bougeait. Fait étrange, il ne ressentait ni froid ni chaud : ses seuls problèmes étaient la visière aveugle et des tâches qu'il fallait accomplir d'une seule main alors qu'il en fallait deux.

Avec quatre-vingts pour cent du travail accompli, il dut s'arrêter de nouveau. Comme un alpiniste avec son sac à dos, il s'assit sur l'unité de manœuvre et y trouva son moment le plus paisible dans cet environnement étrange : le corps calé contre le siège, les pieds contre une barre et les bras sur les commandes, il savoura le premier instant de confort depuis sa sortie. Le vol entra dans l'ombre et, à la lumière disponible dans l'adaptateur, Cernan put constater à quel point sa visière s'était fermée.

Il commença alors à se demander s'il devait continuer. Il repassa mentalement ce qu'il lui restait sur la liste : s'arrimer, basculer sur la prise d'oxygène de l'AMU, commencer à respirer l'alimentation de l'unité et libérer son support personnel de l'adaptateur. Il savait, par expérience répétée lors des vols en apesanteur, qu'il pouvait faire tout cela les yeux fermés. Mais après ? « On fait les branchements… et si l'on n'y voit rien, on ne peut pas partir voler, parce qu'on ne sait pas à quoi s'attendre. » Et s'il volait quand même ? Il savait qu'il pourrait finir de l'enfiler, car il était fixé dans l'adaptateur ; mais au moment de l'ôter, il se retrouverait debout dans l'espace libre. Pourrait-il le faire d'une main tout en se tenant au vaisseau de l'autre ? Serait-il prudent de tenter cela sans y voir ? Mieux valait arrêter l'exercice maintenant, pensa-t-il. Lui et Stafford décidèrent d'annuler le reste de la sortie, et le contrôle de mission fut d'accord.

Avec précaution, Cernan se détacha de son siège confortable et laissa la visière solaire relevée, au cas où cela aiderait à la désembuer. À l'aube, il débrancha le cordon ombilical électrique de l'AMU et connecta sa ligne de vie au vaisseau. Presque aveugle, il se fraya un chemin à tâtons hors de l'adaptateur et le long du vaisseau jusqu'à la cabine. Il se glissa dans l'écoutille et y resta quelques instants : Stafford lui tint les jambes pour qu'il se repose. Peu à peu, la visière commença à s'éclaircir en son centre, lui laissant un champ de vision étroit. Il tenta alors de récupérer un miroir monté à l'extérieur, que le commandant avait utilisé pour surveiller ce qui se passait derrière la cabine, et pendant qu'il se débattait avec cet objet, le système de refroidissement de la combinaison se retrouva surchargé : pour la première fois, il eut extrêmement chaud, et la visière s'embua de nouveau complètement.

Stafford l'aida à rentrer et, à deux, ils fermèrent l'écoutille et commencèrent à pressuriser la cabine. Casques presque en contact, Stafford ne parvenait toujours pas à voir son visage à travers la visière. Cernan ressentit en outre une douleur atroce en regagnant son siège, car la combinaison restait entièrement pressurisée et il devait s'abaisser suffisamment pour que l'écoutille se ferme. L'exercice extravéhiculaire avait duré 128 minutes au lieu des 167 prévues, et l'embuage avait commencé 63 minutes après l'ouverture de l'écoutille. La sortie fut officiellement enregistrée comme une activité de 2 heures et 7 minutes, entre 15h02 et 17h09 UTC le 5 juin 1966.

Stafford raconta, dans un entretien de 1999, qu'il y eut une inquiétude réelle quant à la possibilité que Cernan ne puisse pas rentrer dans la capsule. Comme il n'aurait pas été acceptable de l'abandonner en orbite, son plan consistait à effectuer la rentrée avec l'astronaute encore attaché par le cordon ombilical, bien que cela eût tué les deux hommes.

La combinaison Gemini était refroidie par air. À mesure que la charge de travail augmentait, l'astronaute se mettait à transpirer et, dans le volume clos de la combinaison, le système de refroidissement se retrouvait débordé et la visière s'embuait ; il se retrouvait alors effectivement aveugle, car il n'avait aucun moyen de nettoyer la vitre. Après la mission, le phénomène fut reproduit en chambre d'altitude avec le système de survie du vaisseau n° 9 et la combinaison de Cernan lui-même : lorsqu'une petite zone de la visière était traitée avec une solution antibuée, cette zone restait dégagée, si bien que les équipages Gemini suivants emportèrent une solution antibuée à appliquer juste avant la sortie.

La combinaison extravéhiculaire ne disposait pas de sondes de température : elles avaient été retirées pour faire place à un équipement supplémentaire du système de survie, de sorte qu'aucune donnée de température intérieure ne fut disponible. Cernan rapporta que le dos de la combinaison était très chaud, et l'examen ultérieur révéla une déchirure dans l'isolation qui put permettre des accumulations de température élevée en laissant passer les rayons du Soleil.

Lors des vols Gemini suivants, la charge de travail des astronautes à l'extérieur fut réduite, mais il devint clair que dans l'exploration lunaire les charges pourraient être élevées, et l'approche fut totalement repensée : la combinaison extravéhiculaire d'Apollo serait refroidie par eau, au moyen d'un sous-vêtement doté d'un réseau de fins tubes faisant circuler l'eau près de la peau. Cela se révéla si efficace qu'il n'y eut pratiquement aucun cas où les astronautes durent sélectionner le refroidissement « élevé », même en travaillant dur sous les 100 °C du soleil à la surface lunaire. À la suite de l'expérience de Cernan, l'AMU ne vola plus jamais sur Gemini ; elle n'était pas indispensable au développement de la technologie de l'alunissage. Les unités de manœuvre ne furent testées dans l'espace qu'en février 1984, lorsqu'une version modifiée, la Manned Maneuvering Unit, fut pilotée par Bruce McCandless lors de la mission STS-41-B de la navette, utilisant de l'azote gazeux comme propulseur, qui reste froid lors de son expulsion.

Le troisième grand objectif de Gemini IX-A, après le rendez-vous et la sortie extravéhiculaire, était le programme d'expériences, et Stafford et Cernan y consacrèrent une attention plus soutenue qu'aucun équipage Gemini précédent. Lorsque la sortie fut reportée au troisième jour, ils consacrèrent presque toute la deuxième journée aux expériences et au repos, et tolèrent à peine du sol une autre conversation que celle relative à leur charge de travail ; à plus d'une occasion, il fallut rappeler aux contrôleurs que l'équipage était occupé.

L'unique expérience médicale, M-5, était un bio-essai de fluides corporels exigeant de recueillir et d'étiqueter les déchets comme dans un laboratoire. Comme les autres équipages Gemini, Stafford et Cernan détestèrent cette tâche compliquée et salissante, et n'apprécièrent pas davantage les prélèvements sanguins avant et après le vol ; Stafford en vint à comparer l'effort physique du M-5 à celui d'un rendez-vous et demi. Le département de la Défense parraina, outre l'AMU, l'expérience D-14 de polarisation UHF/VHF, destinée à mesurer les irrégularités du champ d'électrons tout au long de l'orbite et à étudier la structure et les variations de la région ionosphérique inférieure ; l'antenne extensible était montée sur la section adaptateur. Stafford et Cernan actionnèrent l'émetteur cinq fois au-dessus d'Hawaï et une fois au-dessus d'Antigua, sur cinq révolutions successives, et tout fonctionna bien, bien que le nombre de mesures fût limité par le mauvais emplacement de l'antenne. Plus tard, en se débattant à l'extérieur, Cernan brisa accidentellement l'antenne du D-14.

Les quatre expériences restantes étaient scientifiques. Deux consistaient à recueillir des micrométéorites : le S-10 était un boîtier monté sur l'ATDA que Cernan devait récupérer pendant sa sortie, ce qu'il ne put faire faute d'amarrage, bien que les astronautes l'aient photographié pendant les approches, les images montrant le dispositif en excellent état ; le S-12, en revanche, se trouvait sur le vaisseau lui-même et s'actionnait par télécommande, et pendant que Cernan se trouvait dans l'adaptateur, il entendit Stafford fermer et verrouiller le boîtier, après quoi il récupéra le paquet et l'arrima à bord. Les deux dernières expériences utilisaient des appareils photo : le S-1, de photographie de la lumière zodiacale, et le S-11, de photographie de la lueur atmosphérique à l'horizon. Les prises de vue du S-11 furent réalisées lors de trois passages nocturnes successifs, entre les heures 29 et 33 de vol, dans des conditions difficiles, car la tendance à flotter vers le haut compliquait le pointage de l'appareil ; 45 bonnes photographies furent obtenues, dont trois montraient une lueur réelle. La photographie de la lumière zodiacale était programmée pour la sortie extérieure, mais une visière embuée n'aide guère à viser avec un appareil photo, si bien qu'il fallut la prendre depuis l'intérieur une fois Cernan revenu à son siège : en tenant l'appareil contre sa poitrine, en visant par le hublot et en indiquant à voix haute à Stafford les directions pour aligner le vaisseau, il obtint 17 bonnes photographies. Le D-12, qui étudiait le contrôle de l'AMU, fut perdu avec l'annulation de la sortie.

Le 6 juin, lors de la révolution 45, l'équipage se prépara à rentrer chez lui. Cette fois, l'ordinateur fonctionna parfaitement. Gemini IX-A entra en contact avec l'eau à 0,70 kilomètre du point d'impact prévu dans l'Atlantique, 72 heures, 20 minutes et 50 secondes après le décollage, si près du navire de récupération qu'ils purent voir l'USS Wasp depuis la capsule : ce fut l'amerrissage le plus proche du navire de récupération de tout vaisseau habité jusqu'alors. Après avoir vérifié les tableaux de bord et actionné quelques interrupteurs, les deux hommes ouvrirent les deux écoutilles, se détendirent et contemplèrent la mer ; ils étaient assez proches pour lever le bras et demander une place au Wasp. Ils restèrent dans le vaisseau jusqu'à ce qu'il fût hissé sur le pont du navire. Une fois l'agitation habituelle retombée, Cernan répétait à qui voulait bien l'entendre que la sortie extravéhiculaire n'était pas facile, loin de là aussi facile qu'on le croyait, et paraissait amèrement déçu de ne pas avoir pu piloter le propulseur dorsal de l'armée de l'Air.

L'examen médical ultérieur révéla que Stafford avait perdu deux kilos et Cernan jusqu'à près de six, dont environ quatre et demi pendant la sortie extérieure. Stafford raconta par la suite que la combinaison de Cernan avait été renvoyée à Houston et que « l'on en avait extrait environ une demi-livre à une livre d'eau de chaque botte ». La déshydratation, l'épuisement et une légère réduction de la capacité respiratoire furent les effets physiologiques de ces deux heures passées dehors. Ni l'un ni l'autre n'avait eu beaucoup de temps pour manger pendant le vol, tant le programme était serré, ni pour noter ce qu'ils consommaient, de sorte qu'il fut impossible de déterminer dans quelle mesure les difficultés de Cernan étaient dues à un apport calorique insuffisant ; environ la moitié des réserves de nourriture fut consommée, et l'équipage ne formula aucune critique sur leur qualité dans les comptes rendus ultérieurs. La mission bénéficia du soutien de 92 avions et 15 navires du département de la Défense.

Pour le public, les frustrations de Gemini IX-A — la coiffe imprenable et la visière embuée — éclipsèrent ses réussites. Voler en formation avec un corps instable et l'examiner de près avait été une expérience utile, et plus significatives encore furent les manœuvres avancées de rendez-vous, qui démontrèrent que contrôleurs et équipages pouvaient maîtriser des techniques sophistiquées applicables à Apollo. Si Gemini IX-A avait été la huitième mission, elle aurait peut-être été jugée différemment, comme faisant partie de l'apprentissage ; mais l'amarrage, objectif premier, n'avait pas été atteint, et la sortie extravéhiculaire n'avait pas permis d'évaluer le propulseur dorsal. Certains ingénieurs de la division des systèmes d'équipage de Houston pensaient que l'on tentait trop de choses, trop tôt : l'unité de manœuvre plus simple prévue pour Gemini VIII aurait constitué la deuxième étape logique dans la maîtrise du travail à l'extérieur.

Immédiatement après le vol, le sous-administrateur Seamans exprima son insatisfaction quant aux résultats et à la manière dont les missions étaient gérées, et un comité de révision fut créé pour s'assurer que les objectifs planifiés de chaque mission fussent réalistes et présentassent un bénéfice direct pour Apollo. La leçon fondamentale de la sortie de Cernan — que sans points d'ancrage adéquats, sans refroidissement suffisant et sans un rythme de travail mesuré, le corps humain s'épuise en quelques minutes — fut intégrée dans la refonte des sorties suivantes et culmina avec Gemini XII, où Aldrin, disposant de poignées, d'appuis et de tâches chronométrées, travailla à l'extérieur sans s'épuiser.

L'emblème de la mission, en forme d'écusson, montre le vaisseau Gemini amarré à l'Agena et un astronaute marchant dans l'espace dont l'amarre dessine un chiffre neuf. Bien que la mission soit finalement passée à l'ATDA, l'emblème ne fut pas modifié. Le vaisseau, identifié au catalogue international sous la référence 1966-047A et le numéro de suivi 2191, est conservé et exposé au centre des visiteurs du Kennedy Space Center, en Floride.