Little Joe 5B

Le système d'échappement de la Mercury était une tour coiffée d'une fusée à propergol solide, montée sur le nez du vaisseau, capable de l'arracher au lanceur et de l'en éloigner si quelque chose tournait mal pendant l'ascension. Le moment critique de ce sauvetage n'est ni le décollage ni le vide de la haute atmosphère, mais la phase intermédiaire où la combinaison de la vitesse et de la densité de l'air produit la pression dynamique maximale : c'est là que la tour doit arracher la capsule contre la plus forte charge aérodynamique possible, et que la structure doit tenir. Le but déclaré des essais de la famille LJ-5 était précisément de démontrer l'intégrité structurelle du vaisseau et du système d'échappement lors d'une manœuvre d'échappement déclenchée à la pression dynamique la plus élevée prévue lors d'un lancement avec Atlas pour un vol orbital.

Pour amener une capsule réelle dans ces conditions sans consommer un Atlas, la NASA disposait du Little Joe : un lanceur bon marché, né de l'idée de regrouper des fusées à propergol solide pour propulser des maquettes de taille et de poids réels au-dessus de l'atmosphère. Le besoin était apparu en 1958, lorsque les essais de chute de maquettes fournissaient déjà des données aérodynamiques sur la stabilité de la configuration en chute libre, mais qu'il manquait des données comparables pour la phase propulsée. Depuis lors, le Little Joe avait volé à plusieurs reprises depuis Wallops Island, sur la côte de Virginie, couvrant la partie du programme de qualification qui ne nécessitait pas le lanceur orbital.

La première tentative de l'essai de pression dynamique maximale avec une capsule de série fut Little Joe 5, lancé le 8 novembre 1960 avec le vaisseau numéro 3. Elle échoua : la capsule ne se sépara pas du lanceur. Selon le résumé du site de lancement de la NASA, ce vaisseau était arrivé à Wallops le 27 septembre 1960 et avait été préparé en six semaines ; il fut noté sobrement, à propos du vol, que tous les objectifs n'avaient pas été atteints.

La deuxième tentative, Little Joe 5A, vola le 18 mars 1961 avec le vaisseau numéro 14, livré à Wallops le 20 janvier de cette année-là et préparé en huit semaines. Elle était expressément conçue pour atteindre les objectifs restés insatisfaits en novembre faute de séparation. Le décollage fut normal, mais à 19 secondes la tour d'échappement s'alluma avant l'heure, dans une situation très semblable à celle du vol précédent. L'ordre de déclencher la manœuvre d'abandon fut donné et l'anneau de fixation entre le lanceur et l'adaptateur se libéra comme prévu, mais le vaisseau resta collé au lanceur. La séparation finit par être obtenue au moyen des rétrofusées, bien que l'ordre ait été transmis avant que le vol n'atteigne son apogée, ce qui la rendit assez violente. Les parachutes se déployèrent vers 40 000 pieds et le vaisseau fut récupéré. Les objectifs de LJ-5A ne furent pas non plus atteints.

En chiffres, LJ-5A avait atteint environ 7,7 miles d'altitude, environ 18 miles de portée et 22 minutes et 48 secondes de durée, avec une vitesse maximale de 1 783 miles par heure, une pression dynamique maximale de 1 580 psf et une accélération de 8 g. La lecture interne fut claire : le problème ne résidait pas dans la résistance du vaisseau, mais dans la séquence d'allumage de la tour et dans la séparation.

En inspectant le vaisseau récupéré de LJ-5A, on découvrit que, malgré la séparation brutale, les dommages structurels n'étaient que superficiels. Ce constat eut deux conséquences. La première, de fond : la structure de la Mercury avait supporté un traitement pire que celui prévu dans le plan d'essai, ce qui renforçait la confiance dans la conception. La seconde, pratique : la même capsule pouvait revoler. Elle fut remise en état et relancée dans la même configuration sous la désignation 14A, un cas peu fréquent de réutilisation dans le programme.

Le vaisseau 14A arriva à Wallops Island le 4 avril 1961 pour la mission d'abandon à pression dynamique maximale Little Joe 5B. Le résumé du site de lancement de la NASA enregistre un délai de préparation de trois semaines et demie, de loin le plus court de tout le tableau Mercury : contre 21 semaines pour le vaisseau de MR-3 ou 25 pour celui de MA-2, le 14A fut remis en état et placé sur le pas de tir en un peu plus de vingt jours. Cette hâte n'était pas gratuite : le premier vol habité du programme était fixé au début du mois de mai, et il convenait de clore auparavant le dossier du système d'échappement.

Little Joe 5B décolla de Wallops Island le 28 avril 1961 pour tester le système d'échappement de la Mercury dans des conditions de pression dynamique maximale. Le lanceur était le huitième Little Joe de la liste des missions non habitées de la NASA, et la charge utile, le vaisseau 14A ; l'objectif de la mission est résumé dans la fiche officielle elle-même comme un essai d'échappement et de séquence au point de pression dynamique maximale.

L'anomalie apparut au moment même du décollage. L'un des moteurs-fusées du lanceur ne s'alluma qu'après environ quatre secondes. Ce retard déséquilibra la poussée et le véhicule piqua vers une trajectoire plus basse que prévu. La conséquence directe fut que, au moment d'exécuter l'abandon, la manœuvre se produisit à des pressions dynamiques supérieures à celles spécifiées dans le plan d'essai : l'atmosphère était plus dense que prévu au point de la trajectoire où la tour se déclencha.

À partir de là, cependant, tout fonctionna. Le reste des systèmes séquentiels opéra conformément au plan — allumage de la tour, séparation, largage, déploiement des parachutes — et, après l'amerrissage, la récupération par hélicoptère se déroula normalement. Le vol dura 5 minutes et 25 secondes, atteignit environ 2,8 miles d'altitude (environ 4,5 km) et environ 9 miles de portée (environ 14 km), avec une vitesse maximale de 1 780 miles par heure (2865 km/h), une accélération maximale d'environ 10 g et une pression dynamique maximale de 1 920 psf. Le vaisseau, construit par McDonnell, avait une masse au lancement d'environ 1141 kg.

C'est la logique du verdict qui rend cette mission intéressante. Un défaut d'allumage de quatre secondes sur un moteur du lanceur constitue en soi une anomalie sérieuse, et elle fut reflétée comme telle dans le bilan officiel, qui qualifie le vol de succès pour le vaisseau et de succès seulement partiel pour le lanceur. Mais l'objectif de l'essai n'était pas de qualifier le Little Joe : il était de soumettre la capsule et la tour d'échappement à la pire charge aérodynamique crédible. L'écart de trajectoire, en poussant l'abandon vers un air plus dense, fit précisément cela, et au-delà.

D'où la conclusion du rapport préliminaire adressé à l'administrateur de la NASA : non seulement tous les objectifs de l'essai avaient été atteints, mais ils avaient été dépassés, car le vaisseau avait résisté à des pressions dynamiques supérieures à celles exigées. La marge qui n'était jusque-là que théorique se trouva démontrée en vol par accident. Comparé aux 1 580 psf de LJ-5A, le pic de 1 920 psf de LJ-5B représentait un essai sensiblement plus dur, et la structure le supporta sans dommage. C'était en outre la troisième chance : après deux vols aux objectifs manqués, un troisième report aurait repoussé la qualification du système d'échappement au-delà du premier vol habité.

LJ-5B fut le dernier Little Joe de Mercury. La série avait débuté en 1959 avec LJ-1 — dont le lancement accidentel, une demi-heure avant le compte à rebours, la capsule et la tour quittant seules leur support à cause d'une fuite électrique dans un relais de la fusée d'échappement, resta le premier coup de semonce du programme — et s'était poursuivie avec BJ-1, LJ-6, LJ-1A, LJ-2, LJ-1B, LJ-5 et LJ-5A. L'abandon à pression dynamique maximale désormais démontré, le petit lanceur de Wallops Island n'avait plus de travail en attente pour Mercury : les missions suivantes du recensement sont déjà Mercury-Redstone et Mercury-Atlas, c'est-à-dire des vols habités et une qualification orbitale.

La série laisse un bilan instructif. Sur ses huit vols, plusieurs se soldèrent par des objectifs partiellement manqués, et pourtant ce sont les informations obtenues — y compris celles des échecs — qui permirent de déclarer le système d'échappement apte avant de placer un astronaute au sommet d'une fusée. LJ-5B est le cas extrême de cette logique : une anomalie du lanceur transformée en argument en faveur du vaisseau.

Le vol tombe dans l'une des semaines les plus tendues du programme. Le 12 avril 1961, l'Union soviétique annonçait que Youri Gagarine avait orbité la Terre lors d'un vol de 108 minutes, premier être humain à y parvenir. Le 25 avril, trois jours avant LJ-5B, Mercury-Atlas 3 était lancé depuis Cap Canaveral avec un « astronaute mécanique » à bord et échouait : le lanceur ne pivota pas vers le cap prévu ni ne piqua vers la trajectoire correcte, le système de détection d'abandon déclencha les fusées d'échappement et l'officier de sécurité détruisit le véhicule après environ quarante secondes de vol. Et le 5 mai, une semaine après LJ-5B, Alan Shepard volait à bord de MR-3.

Dans ce calendrier, un essai d'échappement enfin réussi — même au prix d'une anomalie du lanceur — a un poids que l'on ne saisit pas en ne regardant que les chiffres du vol. Ce même 28 avril s'achevait avec succès un compte à rebours simulé du premier vol suborbital habité.

La capsule 14A survécut à ses deux vols et est conservée exposée au Virginia Air and Space Center de Hampton (Virginie), à peu de distance du centre qui dirigea le programme. C'est un objet peu commun : un vaisseau Mercury qui vola deux fois, qui fut arraché à son lanceur par une tour d'échappement à deux occasions distinctes et qui, la seconde fois, supporta une charge supérieure à celle que le plan d'essai lui demandait.