Mercury-Atlas 5

En novembre 1961, le bilan de la course orbitale était défavorable aux États-Unis. L'Union soviétique avait envoyé Youri Gagarine en orbite à bord de Vostok 1, puis Guerman Titov à bord de Vostok 2, tandis que les vols habités américains d'Alan Shepard et de Virgil Grissom avaient été des trajectoires balistiques de quinze ou seize minutes. La pression pour placer au plus vite un astronaute en orbite était intense, et au sein de la NASA existait un véritable débat sur l'opportunité de consommer encore une capsule Mercury et un Atlas dans un vol sans pilote. Le siège central s'interrogeait sur la pertinence de voir le centre de vol habité lancer une mission non habitée de plus.

La position qui l'emporta fut celle des responsables du programme, pour qui le vol d'un primate constituait une vérification préliminaire indispensable de l'ensemble du système avant de risquer un être humain. Le bureau des affaires publiques de la NASA le formula en ces termes dans un communiqué précédant le lancement. Derrière cette décision, il y avait un raisonnement d'ingénierie plus que de propagande : le vol précédent, Mercury-Atlas 4 du 13 septembre 1961, avait emporté un simulateur mécanique d'occupant et avait accompli une orbite avec un apogée de 123 milles nautiques et un périgée de 86, mais un mannequin ne consomme pas d'oxygène, ne produit pas de chaleur métabolique et ne peut pas démontrer que le système de régulation environnementale maintienne un occupant en vie et fonctionnel durant des heures.

Le vaisseau qui vola en tant que MA-5 fut la Mercury numéro 9, livrée à Cap Canaveral le 24 février 1961. Son séjour sur la base fut le plus long de tout le programme : quarante semaines de préparation, selon le résumé d'utilisation des vaisseaux de la chronologie officielle du projet. La raison tenait moins à un problème technique qu'à une succession de changements d'affectation. La numéro 9 fut d'abord configurée pour un vol balistique instrumenté, puis pour un vol balistique avec primate, plus tard pour une mission orbitale instrumentée de trois révolutions et, enfin, pour le vol orbital avec chimpanzé qu'elle effectua finalement. Elle était initialement prévue pour MA-4, mais cette mission utilisa la numéro 8, récupérée et remise en état après l'échec du lancement de MA-3.

Son importance technique dépassait le passager. La numéro 9 était la deuxième capsule de la série « Mark II », avec le grand hublot carré et l'écoutille à boulons explosifs, par opposition aux petits hublots et à la fermeture lourde des « Mark I ». Grissom avait déjà piloté une Mark II lors du vol balistique MR-4, mais personne n'avait soumis ce grand hublot à la chaleur bien plus élevée d'une rentrée depuis l'orbite. MA-5 était l'occasion de le vérifier avant que Glenn ne le fasse en y jouant sa vie.

Le lanceur fut l'Atlas 93-D. Il passa son inspection de sortie d'usine chez Convair le 1er octobre 1961 — bien qu'il fût déjà arrivé à Cap Canaveral en août de cette année-là — et fut érigé sur le complexe de lancement 14 le 6 octobre, pour être formellement livré à la mission le 9 octobre. Le succès de MA-4 en septembre avait redonné confiance dans la fiabilité de l'Atlas, dont l'historique était irrégulier. Le comité d'examen de la sécurité des vols se réunit le 28 novembre, la veille du lancement, pour passer en revue les neuf lancements d'Atlas spatiaux et militaires effectués depuis sa précédente réunion d'août : quatre de ces échecs étaient dus à des défaillances de la fusée elle-même.

Parmi les antécédents examinés figurait le cas du missile 26E, qui avait perdu la poussée du moteur sustentateur après la coupure des moteurs accélérateurs le 10 septembre et dont la cause restait à l'étude, ainsi que la destruction du véhicule 32E peu après le décollage le 10 novembre, un accident dans lequel périt un singe-écureuil transporté comme charge biologique ; il fut attribué à un problème aléatoire de contrôle qualité n'affectant pas la chaîne, bien plus surveillée, des Atlas de Mercury. Les défaillances du système de contrôle de vol de MIDAS 4 et SAMOS 4 restaient elles aussi inexpliquées.

Compte tenu de ces précédents, plusieurs modifications furent introduites. Bien que MA-4 eût bien volé, les niveaux de vibration des vingt premières secondes de l'ascension inquiétaient, si bien que le pilote automatique du lanceur fut légèrement retouché. Le système de sécurité de portée fut modifié pour pouvoir envoyer un ordre manuel de coupure au moteur sustentateur, précaution destinée à éviter qu'une survitesse du moteur n'injecte la capsule sur une orbite plus élevée que prévu. Le volumineux équipement de télémétrie à tubes fut remplacé par un autre, à semi-conducteurs, plus compact, et le 93-D fut le deuxième Atlas de la série D à intégrer le détecteur de rotation des moteurs d'entraînement des gyroscopes, destiné à confirmer avant le décollage que les plateformes inertielles fonctionnaient.

MA-5 fut conçu comme une approximation aussi fidèle que possible de la mission habitée MA-6. Le décollage devait avoir lieu depuis le complexe 14 avec un azimut de 72,51 degrés à l'est du nord. L'insertion orbitale devait se produire à 480 milles (770 km) de Cap Canaveral, à une altitude de 100 milles (160 km) et à une vitesse de 25 695 pieds par seconde (7 832 m/s). Le rétrofreinage était planifié pour 4 heures, 32 minutes et 26 secondes après le décollage, et l'amerrissage 21 minutes et 49 secondes après l'allumage des rétrofusées. Les températures de rentrée prévues étaient de 3 000 °F (1 650 °C) sur le bouclier thermique, 2 000 °F (1 090 °C) sur le logement de l'antenne, 1 080 °F (582 °C) sur la section cylindrique et 1 260 °F (682 °C) sur la section conique. On calculait que le moteur sustentateur épuisé de l'Atlas rentrerait dans l'atmosphère un peu plus de neuf orbites plus tard.

Les règles de mission de MA-5 furent publiées le 18 septembre 1961 et révisées les 16 et 25 octobre ainsi que le 11 novembre. Le plan d'acquisition des données parut le 20 octobre. Le jour du vol, les astronautes de Mercury occupèrent les postes de communicateurs de capsule dans six stations du réseau mondial de poursuite : la mission servait aussi à former ceux qui assureraient ensuite ce travail au sol pendant les vols habités. Un mois plus tôt, le 1er novembre, avait échoué la tentative de lancement de Mercury-Scout 1, porteur d'un ensemble de communications destiné à qualifier la poursuite radar du réseau ; l'engin développa des mouvements erratiques et fut détruit pour raisons de sécurité à 43 secondes de vol. Il n'y eut pas d'autre tentative, et ce furent précisément MA-4 et MA-5 qui démontrèrent que le réseau remplissait toutes les exigences.

L'occupant de MA-5 ne fut pas Ham, le chimpanzé du vol balistique MR-2 de janvier 1961, mais Enos, un animal différent et bien plus durement entraîné. Originaire du Cameroun, il avait d'abord été enregistré comme « chimpanzé n° 81 » et fut acquis par l'armée de l'air américaine le 3 avril 1960. Au moment du vol, il avait environ cinq ans. Sa préparation totalisa plus de 1 250 heures réparties entre l'université du Kentucky et la base aérienne de Holloman, et fut délibérément plus dure que celle de Ham parce qu'un vol orbital impliquait des expositions bien plus longues à l'apesanteur et des accélérations soutenues plus élevées.

La chronologie du projet documente qu'entre le 21 juin et le 15 juillet 1961, les chimpanzés du programme Mercury-Atlas reçurent un entraînement d'acclimatation au bruit et aux vibrations ainsi que des séances de centrifugeuse à l'université de Californie du Sud, et que deux des animaux effectuèrent des vols paraboliques à bord d'un avion C-131 pour expérimenter l'apesanteur. Les mêmes rapports de situation indiquent qu'ils furent instruits à des problèmes psychomoteurs avancés : il ne s'agissait pas de passagers passifs, mais de sujets entraînés pour travailler pendant le vol.

Le 29 octobre 1961, trois chimpanzés et douze spécialistes médicaux s'installèrent dans les installations du Cap pour préparer la mission. Le choix définitif d'Enos se fit à peine trois jours avant le lancement ; ses suppléants étaient, par ordre d'appel possible, Duane, Jim, Rocky et Ham lui-même, vétéran de MR-2. Le nom choisi, Enos, signifie « homme » en hébreu.

L'intérêt scientifique du vol ne résidait pas seulement dans la physiologie de l'occupant, mais dans sa capacité à travailler. Enos devait exécuter en orbite le même répertoire de tâches psychomotrices qu'il avait appris au sol, en actionnant des leviers en réponse à des stimuli déterminés, dans le cadre d'un programme de conditionnement où les réponses incorrectes étaient sanctionnées par une légère décharge électrique sous la plante des pieds. Si un animal entraîné pouvait maintenir cette performance en microgravité, dans une combinaison pressurisée et soumis au bruit et aux vibrations de l'ascension, cela constituait un argument solide pour affirmer qu'un pilote humain pourrait piloter.

Ce qui se produisit pendant le vol donna à cette démonstration un tour cruel. Une défaillance de l'équipement de tâches inversa la logique du programmateur, de sorte qu'Enos reçut soixante-seize décharges électriques alors qu'il répondait correctement. L'animal continua de travailler : l'appréciation retenue dans l'histoire de la primatologie est qu'il exécuta consciencieusement toutes les tâches apprises durant les plus de trois heures de vol, malgré les défaillances du système électronique. Les rapports de la NASA se bornent à indiquer que le chimpanzé accomplit ses fonctions psychomotrices et que, une fois récupéré, il se trouvait en excellente condition physique.

Le 29 novembre 1961, environ cinq heures avant le lancement, Enos et son ensemble siège-combinaison furent installés dans le vaisseau. Le compte à rebours accumula diverses retenues totalisant 2 heures et 38 minutes. Le décollage eut lieu à 15h08 UTC. Le pilote automatique modifié fonctionna comme prévu et les vibrations restèrent à des niveaux confortables, avec une phase d'ascension sans incident ; tous les systèmes de l'Atlas se comportèrent de manière excellente et il n'y eut pas d'écart de performance significatif. La coupure des moteurs accélérateurs survint à T+130 secondes et celle du moteur sustentateur et des verniers à T+300 secondes, avec la séparation de la capsule deux secondes plus tard.

L'Atlas plaça MA-5 sur une orbite de 99 par 147 milles (159 par 237 km), très proche de celle prévue. L'occupant supporta un maximum de 6,8 g pendant l'accélération des moteurs accélérateurs et de 7,6 g lors de la poussée finale du sustentateur. La manœuvre de retournement et d'amortissement après la séparation consomma 6 livres (2,7 kg) de carburant de contrôle, sur les 61,5 livres (27,9 kg) disponibles à bord, un peu moins que ce qu'avait dépensé MA-4 pour la même manœuvre.

Une fois stabilisé dans son attitude orbitale de 34 degrés, le vaisseau n'eut besoin que de 1,5 livre (0,68 kg) de carburant des propulseurs pour maintenir la position correcte pendant toute la première révolution. À la fin de cette orbite, les contrôleurs remarquèrent que l'horloge de bord avançait de 18 secondes et, au passage au-dessus de Cap Canaveral, envoyèrent un ordre pour la remettre à l'heure. Le centre de contrôle de Mercury reçut des indications selon lesquelles tous les systèmes du vaisseau étaient en bon état. Avec une période orbitale de 88,44 minutes, Enos acheva sa première révolution autour de la Terre en un peu moins d'une heure et demie.

Au début de la deuxième orbite, alors que MA-5 survolait le navire de poursuite de l'Atlantique, des indices montrèrent que la température des convertisseurs augmentait ; la station des Canaries confirma la défaillance du système de régulation environnementale. Ces échauffements anormaux n'étaient pas une nouveauté — lors de vols précédents, les convertisseurs avaient continué de fonctionner ou l'on était passé sur celui de secours —, si bien que le contrôle de mission ne s'alarma pas. En atteignant Muchea, en Australie, on détecta des signes d'activité élevée des propulseurs et des excursions du mouvement de la capsule, bien que d'autres données indiquassent que le mode orbital de 34 degrés était maintenu. Au-dessus de Woomera, aucun problème de contrôle d'attitude ne fut constaté et les alertes précédentes furent considérées comme écartées.

Ce fut à la station de l'île Canton que le contrôle comprit que le système de contrôle d'attitude était en panne. Un copeau métallique logé dans une conduite d'alimentation en carburant avait rendu inopérant l'un des propulseurs de roulis en sens horaire. Sans ce jet, le vaisseau dérivait de son attitude normale jusqu'à ce que le système automatique de stabilisation et de contrôle le ramène à la position orbitale de 34 degrés, et le cycle recommençait. La séquence de dérive et de correction se répéta neuf fois avant le rétrofreinage, et une dixième entre l'allumage des rétrofusées et le signal télémétrique de l'indicateur de 0,05 g. Les propulseurs restants consommèrent 9,5 livres (4,3 kg) de carburant pendant la deuxième orbite pour maintenir le vaisseau aligné : chaque perte d'attitude coûtait plus d'une livre (0,45 kg), contre 1,5 livre pour toute la première révolution.

À la panne de contrôle s'ajouta celle du système environnemental. La température du circuit du siège et de la combinaison monta rapidement de 65 à 80 °F (de 18 à 27 °C), signe que l'échangeur de chaleur était en train de geler. Cette hausse fit monter la température corporelle d'Enos à 99 °F (37 °C) puis à 100 °F (38 °C), et les observateurs médicaux commencèrent à s'inquiéter de l'état de l'animal. La température se stabilisa à 100,5 °F (38,1 °C), signe que le système environnemental avait recommencé à fonctionner. Le refroidissement sembla se corriger de lui-même, mais les problèmes d'attitude persistèrent.

Alors que le vaisseau approchait de Hawaï lors de sa deuxième révolution, les moniteurs médicaux étaient disposés à laisser Enos achever la troisième orbite : l'occupant tenait bien le coup. L'équipe d'ingénierie, en revanche, craignait que le propulseur bloqué continue de dévorer du carburant et que le vaisseau se retrouve sans gaz de contrôle d'attitude, précisément ce dont on avait besoin pour orienter le véhicule lors du rétrofreinage et de la rentrée. Sa recommandation fut de mettre fin au vol.

Le directeur de vol Christopher Kraft prévint les contrôleurs de Hawaï de se tenir prêts à déclencher le rétrofreinage et à ramener le vaisseau dans le Pacifique si nécessaire, et alerta également ceux de Point Arguello, en Californie, au cas où il faudrait l'ordonner au passage de MA-5 à leur verticale. Il choisit de laisser le vaisseau atteindre la position normale de rétrofreinage de la deuxième orbite, près de la Californie, pour amerrir dans la zone de récupération primaire de l'Atlantique. Douze secondes avant d'atteindre ce point, Kraft décida de faire revenir Enos ; Arnold Aldrich, chef des contrôleurs à Point Arguello, exécuta l'ordre. La mission passa ainsi de trois orbites planifiées à deux.

Il y eut une dernière excursion du contrôle d'attitude au début de la rentrée ; à partir de là, la descente et la récupération se déroulèrent sans incident. Les destroyers USS Stormes et USS Compton ainsi qu'un hydravion P5M attendaient à la station 8, le point d'amerrissage prévu. Trois heures et treize minutes après le décollage, et neuf minutes avant l'amerrissage, l'avion repéra la capsule à 5 000 pieds (1 500 m) d'altitude, descendant sous son parachute principal, à environ 250 milles au sud des Bermudes. L'information fut transmise au Stormes et au Compton, qui se trouvaient à 30 milles (48 km). Toutes les aides à la récupération fonctionnèrent, sauf la balise SARAH. L'avion continua de survoler la zone en rendant compte des événements de l'amerrissage, et resta sur place jusqu'à l'arrivée du Stormes, une heure et quinze minutes après le contact avec l'eau.

Le destroyer hissa à son bord la capsule avec Enos à l'intérieur. Une fois sur le pont, l'écoutille fut ouverte, ses boulons explosifs étant actionnés de l'extérieur en tirant sur un cordon ; la détonation fissura le hublot du vaisseau. Le vol avait duré 3 heures, 20 minutes et 59 secondes, avec deux orbites complètes, 50 892 milles terrestres (81 902 km) parcourus et un profil de 147,4 milles d'apogée pour 99,5 de périgée.

Le vaisseau comme le chimpanzé survécurent à la mission en bon état. Enos, il est vrai, était parvenu à s'arracher tous les électrodes médicaux et le dispositif de recueil d'urine, un détail qui en dit long sur son humeur après l'attente. Les récits rapportent qu'il était devenu irritable durant les presque trois heures écoulées jusqu'à son sauvetage. La capsule fut hissée à bord du Stormes en fin d'après-midi et ses soigneurs de l'armée de l'air l'emmenèrent aussitôt sous le pont. Le destroyer le débarqua à l'hôpital de la base aérienne de Kindley, aux Bermudes, où l'on constata qu'il allait bien. Le 1er décembre 1961, Enos quitta les Bermudes pour Cap Canaveral puis, plus tard, pour Holloman.

Les rapports officiels résumèrent le résultat sans nuance : le chimpanzé accomplit ses tâches psychomotrices et, lors de la récupération, fut trouvé en excellente condition physique. Enos mourut le 4 novembre 1962 d'une dysenterie associée à une shigellose résistante aux antibiotiques de l'époque. Il avait été sous observation constante durant les deux mois précédents, et les pathologistes de Holloman ne trouvèrent aucun symptôme pouvant être attribué ou lié à son vol spatial de l'année précédente.

Le jugement technique sur MA-5 fut que la mission avait été très satisfaisante et que le vaisseau Mercury se trouvait bien qualifié pour le vol orbital habité. Les deux défaillances qui obligèrent à écourter le vol — le propulseur de roulis rendu inopérant et la surchauffe d'un convertisseur du système électrique — auraient pu être corrigées s'il y avait eu un astronaute à bord, capable de commuter les systèmes et de piloter en modes manuels. Cet argument, loin d'être une consolation rhétorique, résumait la philosophie de conception de Mercury : l'automatisation conduisait le vaisseau, mais le pilote constituait l'ultime redondance.

Ce même 29 novembre 1961, John Glenn fut désigné pilote du premier vol orbital habité et Scott Carpenter comme suppléant, et tous deux commencèrent aussitôt leur entraînement spécifique ; les cinq autres astronautes furent répartis dans les groupes d'ingénierie et d'opérations du Manned Spacecraft Center récemment rebaptisé, pour préparer la mission. Le 30 novembre, l'Atlas 109-D destiné à MA-6 arriva à Cap Canaveral. Le 6 décembre, le siège de la NASA annonça que le premier vol habité en orbite aurait lieu au début de 1962 : la décision fut prise lorsque les données de MA-5 indiquèrent que le vaisseau, le lanceur et le réseau de poursuite étaient prêts. Le vol de Glenn eut lieu le 20 février 1962. La répétition générale avec Enos à bord avait rempli exactement le rôle pour lequel elle avait été défendue : purger les défaillances lors d'un vol où aucune vie humaine n'était en jeu.