Little Joe 2

Le projet Mercury est né d'une contradiction de fond : il fallait qualifier un vaisseau habité au moyen de dizaines de vols d'essai, sans disposer de l'argent ni des lanceurs nécessaires pour les réaliser avec des fusées de première ligne. La solution vint de l'équipe du Langley Research Center. En janvier 1958, Max Faget et Paul Purser avaient étudié sur le papier l'idée de regrouper quatre fusées à propergol solide Sergeant — déjà utilisées de façon routinière à Wallops — pour propulser une capsule au-delà de la stratosphère. La proposition fut mise de côté, mais en août 1958, William Bland et Ronald Kolenkiewicz reprirent ces conceptions préliminaires d'un groupement bon marché de fusées à propergol solide, capable de soulever des maquettes de capsule à taille et poids réels.

Le nom vint des plans eux-mêmes. Les premières esquisses montraient quatre cercles, et les concepteurs baptisèrent le projet « Little Joe » d'après le coup de dés de deux as au craps ; lorsque quatre cercles plus petits furent ajoutés par la suite pour les moteurs Recruit, le surnom était déjà resté, renforcé par les quatre grandes ailerons stabilisateurs qui dépassaient du fuselage. L'attribution du nom est généralement faite à Maxime Faget.

La raison d'être du véhicule était strictement économique. Little Joe coûtait environ un cinquième du coût de base d'un Redstone, avait des coûts d'exploitation bien moindres, se développait et se livrait en bien moins de temps et — détail non négligeable — pouvait être lancé depuis les installations dont disposait déjà Wallops Island. Ce fut le premier de seulement deux systèmes de lancement conçus spécifiquement et exclusivement pour qualifier des capsules habitées, et l'un des véhicules opérationnels pionniers à appliquer le principe du regroupement de fusées. Avec les quatre Sergeant modifiés — appelés Castor ou Pollux selon la modification — et les quatre Recruit supplémentaires tirant selon des séquences différentes, la poussée au décollage variait fortement d'un profil à l'autre.

Le calendrier administratif du programme Little Joe est documenté en détail. En novembre 1958, le Space Task Group présenta à Langley une proposition de soutien pour la phase Little Joe de Mercury ; Langley se montra favorable et, le 5 décembre, communiqua formellement sa disposition à participer, en assumant la passation de contrats d'ingénierie, la construction, les services, le traitement des données, l'analyse et la publication des résultats. Douze entreprises répondirent en novembre 1958 à l'appel d'offres pour la construction du fuselage. La Division des missiles de North American Aviation remporta le contrat le 29 décembre 1958, et au 31 décembre, la lettre d'intention pour la fabrication des fuselages des véhicules d'essai était établie, avec des livraisons prévues toutes les trois semaines à partir de juin 1959. Le 23 janvier 1959, des fonds supplémentaires furent mis à la disposition du Langley Research Center pour le programme de développement de Little Joe ; le reste des coûts totaux du programme lui avait déjà été transféré lors d'une opération antérieure.

Le plan de vol fut rédigé le 29 janvier 1959 et mis à jour le 14 avril. Ses objectifs premiers anticipaient déjà ce que LJ-2 finirait par accomplir : étudier la dynamique de vol, vérifier le fonctionnement du parachute de freinage, déterminer les effets physiologiques de l'accélération sur un petit primate et, dans une certaine mesure, vérifier les caractéristiques aérodynamiques du vaisseau. Ce même mois de janvier, il fut acté que certains vols Little Joe emporteraient des charges animales, y compris des porcs et de petits primates.

LJ-2 arriva après une série de résultats inégaux. Le 21 août 1959, pendant le compte à rebours du premier lancement Little Joe programmé, la fusée d'échappement se déclencha prématurément 31 minutes avant l'heure prévue : la capsule s'éleva d'environ 2 000 pieds et retomba à environ 2 000 pieds du pas de tir. La cause fut un circuit d'échappement défectueux. Le 4 octobre 1959, LJ-6 vola comme prévu, avec des objectifs centrés sur l'intégrité du fuselage et du système de moteurs, le fonctionnement du lanceur, la validité des corrections de vent calculées, l'obtention de données de performance et de résistance, et la vérification du système de destruction ; le vol dura 5 minutes et 10 secondes, atteignit 37,12 milles terrestres d'altitude et 79,4 milles de portée. Le 4 novembre 1959, LJ-1A reproduisit l'essai d'abandon sous forte charge aérodynamique que LJ-1 n'avait pas réussi à effectuer, mais la croissance dynamique pendant la manœuvre se révéla trop faible.

Ainsi, lorsque décembre arriva, deux points capitaux restaient encore à démontrer : le comportement de l'ensemble lors d'un abandon à haute altitude et la réaction d'un organisme vivant à la séquence complète. La documentation interne de la NASA désigne le vol sous le nom de « Little Joe Test No. 3 (LJ-2) », une numérotation d'essai distincte de la désignation publique du véhicule.

L'objectif biomédical n'était pas accessoire. Avant Mercury, la médecine aérospatiale américaine avait déjà accumulé de l'expérience avec des primates lors de vols balistiques — Albert I, un macaque rhésus, avait volé à plus de 63 km en 1948 —, mais ce qui manquait, c'était de savoir comment un être vivant supportait la séquence précise que subirait un astronaute en cas de défaillance de la fusée : accélération à la montée, mise à feu du moteur d'échappement, séparation, chute libre sans contrôle, ouverture du parachute de freinage, amerrissage et attente jusqu'à la récupération.

Le passager choisi fut « Sam », un macaque rhésus (Macaca mulatta) né aux États-Unis et provenant de la School of Aviation Medicine de San Antonio, au Texas ; son nom est l'acronyme de cette institution. Les sources de vulgarisation chiffrent jusqu'à 12 g l'accélération subie et à environ trois minutes la durée d'apesanteur.

Aux côtés du primate, le vol emportait une expérience supplémentaire. Le 27 novembre 1959, l'Air Force School of Aviation Medicine accepta de fournir un biopack pour le vol de Little Joe 2 : le paquet contenait des plaques de germination d'orge, des cellules nerveuses de rat, des cultures de tissus et d'autres échantillons de ce type. L'idée était de tirer parti de chaque minute de vol pour exposer du matériel biologique à l'accélération et au rayonnement du profil de vol.

Ce même 27 novembre, l'Arnold Engineering Development Center testa le moteur à propergol solide de Grand Central utilisé pour propulser le système d'échappement du vaisseau Mercury, afin de vérifier l'allumage en altitude et de déterminer la courbe de pression de chambre en fonction du temps. Autrement dit : l'élément dont LJ-2 allait démontrer le comportement en vol réel était caractérisé au banc d'essai à peine une semaine plus tôt.

LJ-2 décolla de Wallops Island. La séquence d'abandon fut déclenchée par des minuteries à 59 secondes de vol écoulé, à environ 96 000 pieds d'altitude et Mach 5,5 — c'est-à-dire en pleine ascension et dans un régime réaliste d'urgence. Le moteur d'échappement s'alluma comme prévu et propulsa le vaisseau à une vitesse d'environ Mach 6, l'amenant jusqu'à un apogée de 53,03 milles terrestres. Toutes les autres séquences fonctionnèrent comme prévu.

Le résumé officiel des données de vol de Mercury enregistre pour LJ-2 une altitude maximale de 280 000 pieds (53,03 milles terrestres ; 46,08 milles nautiques), une portée maximale de 194,40 milles terrestres, une vitesse maximale de 5 720 pieds par seconde par rapport au sol et 6 550 pieds par seconde par rapport à l'espace — 4 465,9 milles par heure dans le référentiel spatial — et une durée de vol de 11 minutes et 6 secondes, mesurée du décollage à l'impact. La télémétrie avait été configurée pour enregistrer de l'ordre de 80 bits d'information pendant le trajet.

La récupération du vaisseau fut achevée en environ deux heures après le décollage. L'amerrissage eut lieu dans l'Atlantique et le sauvetage fut assuré par le destroyer USS Borie, qui récupéra la capsule avec le singe vivant et intact. La NASA consigna que le passager primate, « Sam », supporta le voyage et la récupération en bonnes conditions, et considéra tous les objectifs de la mission comme atteints.

Ce détail — la récupération comme objectif à part entière, et non comme simple formalité ultérieure — explique pourquoi le vol fut considéré comme complet seulement lorsque l'animal fut à bord du navire. L'opération de sauvetage en pleine mer était l'une des inconnues du programme, et lors du vol suivant, la variante par hélicoptère serait testée.

La valeur de LJ-2 ne réside pas dans son altitude, modeste comparée à celle de Big Joe 1 ou des vols Redstone ultérieurs, mais dans la combinaison de conditions qu'il reproduisit pour la première fois : abandon réel à haute altitude, dynamique de rentrée sans système de contrôle, ouverture du parachute de freinage, passager vivant et récupération en mer, le tout dans la même mission et le tout fonctionnant.

Ses données continuèrent à être exploitées après le vol. Le 1er février 1960 fut achevée une étude sur le bruit externe et interne des capsules spatiales, couvrant les environnements acoustiques des missiles et véhicules spatiaux — bruit des moteurs-fusées, de la couche limite et des équipements de bord — qui utilisa, entre autres, les mesures prises lors des vols d'essai de Big Joe I et Little Joe 2. La conclusion de la NASA à ce moment-là restait que le niveau sonore intérieur était trop élevé pour le confort du pilote, et le Space Task Group demanda des données sur la transmission du bruit à travers la structure d'un vaisseau de production réel. C'est un bon exemple de la façon dont un vol de qualification ne clôt pas une question, mais la transforme en exigence mesurable.

Le 21 janvier 1960, Little Joe 1B décolla de Wallops avec une autre macaque rhésus, « Miss Sam », à bord. Ses objectifs reprenaient ceux de LJ-1 et LJ-1A — les vols qui avaient échoué en raison d'un déclenchement prématuré et d'une croissance dynamique insuffisante — et ajoutaient une étude physiologique du primate centrée sur les effets du démarrage rapide de l'accélération inverse lors d'un abandon à pression dynamique maximale ; le système de récupération par hélicoptère de Mercury fut également testé. Toutes les séquences fonctionnèrent : le vaisseau atteignit 9,3 milles terrestres d'altitude, 11,7 milles de portée et 2 021,6 milles par heure, et trente minutes après le lancement, un hélicoptère des Marines déposait la capsule et son occupante à Wallops Station, « Miss Sam » étant en bon état.

Avec LJ-2 et LJ-1B, le programme clôtura le bloc d'essais d'abandon avec passager vivant et put se concentrer sur les vols de qualification avec Redstone et Atlas qui mèneraient à Ham, à Enos et, finalement, aux astronautes.

La maquette structurelle de Mercury utilisée lors de la mission Little Joe 2 est conservée et exposée à l'Airpower Park and Museum de Hampton, en Virginie.

Il convient d'être prudent quant aux chiffres. L'apogée apparaît dans les sources de vulgarisation comme 55 milles (88 km) dans le texte et 53 milles dans la fiche résumée du même article, tandis que le résumé officiel des données de vol de Mercury donne 280 000 pieds, soit 53,03 milles terrestres, chiffre qui coïncide avec celui enregistré pour la mission dans cette encyclopédie. C'est la donnée de la NASA qui a été retenue. De même, la poussée du lanceur est citée comme 250 000 livres dans la chronologie du projet et comme un peu moins de 230 000 livres (1 020 kilonewtons) de poussée maximale de conception dans des sources secondaires ; les deux sont rapportées ici telles quelles, deux chiffres distincts d'origines distinctes.