Mercury-Atlas 7

Le calendrier du programme Mercury attribuait le quatrième vol habité à Donald K. « Deke » Slayton, avec Wally Schirra comme doublure. Slayton avait même déjà choisi le nom du vaisseau : Delta 7, parce que delta est la quatrième lettre de l'alphabet grec et qu'il s'agissait du quatrième vol habité. Lors d'une séance d'entraînement sur la centrifugeuse d'accélération, on lui détecta une fibrillation auriculaire paroxystique idiopathique, une arythmie intermittente d'origine inconnue, et la NASA l'écarta du service actif de vol.

La décision concernant le remplaçant ne suivit pas la logique qui deviendrait plus tard habituelle dans les programmes habités. Plutôt que de faire monter en grade la doublure désignée, l'agence confia la mission à M. Scott Carpenter, qui avait été la doublure de John Glenn sur Mercury-Atlas 6. Le raisonnement était opérationnel : Carpenter s'était entraîné épaule contre épaule avec Glenn pendant toute la préparation de ce vol, connaissait le plan des trois orbites mieux que quiconque hormis Glenn lui-même, et était considéré comme l'astronaute le mieux préparé pour le reproduire. Schirra volerait plus tard, sur Mercury-Atlas 8.

Carpenter rebaptisa le vaisseau Aurora 7 : aurora pour le ciel ouvert et l'aube, symbole du lever d'une ère nouvelle, et sept pour les sept astronautes du groupe Mercury. La coïncidence avec l'adresse de son enfance à Boulder, dans le Colorado — l'angle de l'avenue Aurora et de la Septième Rue — a nourri pendant des décennies une explication plus pittoresque ; Carpenter lui-même, lors d'une conférence donnée au Boulder Theater en 2003, affirma ne pas avoir remarqué cette coïncidence avant que des amis ne la lui signalent après le vol, et il a nié explicitement à d'autres occasions avoir tiré le nom de là.

Le vaisseau affecté à la mission fut la capsule Mercury numéro 18, fabriquée par McDonnell Aircraft et livrée à Cap Canaveral le 15 novembre 1961. Pendant les vérifications, le périscope fut remplacé et l'on retravailla le circuit du parachute frein pour éviter qu'il ne se déclenche prématurément, comme cela s'était produit lors du vol précédent. On ajouta en outre un commutateur bas niveau destiné à enregistrer les températures en vingt-huit points distincts de l'extérieur et de l'intérieur de la capsule : une instrumentation conçue pour comprendre le comportement thermique du vaisseau dans des missions de plus en plus longues. Cette installation de capteurs et la correction du circuit du parachute furent les causes du report du lancement jusqu'en mai.

Le lanceur était un Atlas LV-3B, le véhicule 107-D, sorti de l'usine Convair de San Diego le 25 février 1962 et arrivé au Cap le 6 mars. Les différences par rapport à la fusée de Glenn étaient mineures. Il avait été convenu que la couverture isolante de la cloison des réservoirs était inutile et serait supprimée sur les Mercury-Atlas suivants, bien que le 107-D la conservât encore ; le revêtement du réservoir d'oxygène liquide fut épaissi une fois de plus en raison de l'augmentation de poids de la capsule, à mesure que les missions devenaient plus ambitieuses.

Le 16 mai, le Comité d'examen de la sécurité des vols passa en revue les douze missions Atlas effectuées depuis le lancement de Glenn et les anomalies qui préoccupaient. Quatre avaient subi des pannes graves en vol, trois d'entre elles attribuées à des défauts aléatoires de contrôle qualité qui se produiraient difficilement dans la chaîne bien plus surveillée du programme Mercury. Deux événements inquiétaient davantage : l'explosion d'un Atlas presque immédiatement après le décollage le 9 avril, et celle d'un autre lors d'un essai statique à Sycamore Canyon le 13 mai. La cause n'était pas claire et fut provisoirement attribuée à une combustion instable, un vieux problème qui avait détruit plusieurs Atlas. La NASA conclut que ce mode de défaillance était improbable sur un Mercury-Atlas, car ceux-ci maintenaient le véhicule retenu trois secondes avant de le libérer et utilisaient une séquence de mise à feu différente ; l'analyse ultérieure démontra que ces deux explosions avaient une origine totalement distincte. L'explosion du premier Atlas-Centaur peu après le décollage, le 8 mai, causa une autre alerte momentanée jusqu'à ce que l'analyse ultérieure impute la faute à l'étage Centaur et non à l'Atlas.

Pour la mission fut déployé autour de la planète le réseau dit Mercury, un ensemble de stations terrestres et de navires chargé d'assurer une couverture continue du vaisseau. Pour Mercury-Atlas 7, il se composait de quinze stations Mercury renforcées par plusieurs stations de l'Atlantic Missile Range et par le centre de vol spatial Goddard. Les opérateurs radio de la capsule étaient répartis dans ces stations : Gus Grissom assurait la liaison depuis Cap Canaveral et Alan Shepard depuis la Californie.

Un détail mineur de cette préparation finit par prendre une vie propre. En choisissant sa montre pour le vol, Carpenter demanda à Breitling un cadran de vingt-quatre heures au lieu des douze habituelles, parce qu'en orbite il n'y a ni jour ni nuit servant de repère. La maison fabriqua un Navitimer de vingt-quatre heures dont la règle à calcul de la lunette fut élargie à la demande de l'astronaute, afin qu'il puisse la manipuler avec les gros gants de la combinaison pressurisée.

Mercury-Atlas 7 fut la première mission du programme dont l'axe déclaré était la science. Le plan de vol réunissait la première étude du comportement d'un liquide en apesanteur, réalisée sur une bouteille de verre scellée ; des prises de vues terrestres et météorologiques à l'aide d'appareils photo tenus à la main ; des mesures de visibilité d'une fusée éclairante tirée depuis le sol au moyen d'un photomètre spécial ; l'étude de la couche de lueur atmosphérique que Glenn avait observée, pour laquelle Carpenter reçut un entraînement spécifique ; et l'expérience du ballon captif.

Le ballon était une sphère gonflable en Mylar de trente pouces, pliée et emballée avec sa bouteille de gaz dans le conteneur d'antenne ; l'ensemble pesait deux livres. Il était divisé en cinq secteurs de couleurs distinctes — aluminium non coloré, jaune, orange, blanc et un revêtement phosphorescent qui apparaissait blanc le jour et bleu la nuit — et devait être largué près du périgée, après la première orbite, pour flotter librement à l'extrémité d'un câble en nylon de trente mètres. On recherchait deux choses : étudier comment l'environnement spatial affecte les propriétés réfléchissantes de surfaces colorées, par observation visuelle et photographie, et obtenir des mesures de résistance aérodynamique au moyen d'une jauge de contrainte. L'expérience ne fut que partiellement satisfaisante.

Carpenter fut réveillé à 1 h 15 du matin et prit au petit-déjeuner du jus d'orange, du filet de bœuf, des œufs, des toasts et du café ; avant d'entrer dans la capsule, il suivit en outre un protocole d'hydratation à base d'eau, de jus, de café et de thé sucré. Il monta sur la tour de service à 4 h 36 et entra dans le vaisseau à 4 h 43. Contrairement à ce qui s'était produit sur Mercury-Atlas 6, les boulons d'étanchéité de l'écoutille ne posèrent aucun problème. Le décollage eut lieu à 7 h 45 du matin, heure de l'Est.

Le comportement du lanceur fut excellent, à l'exception d'une petite anomalie : l'un des commutateurs hydrauliques du moteur de soutien enregistra une perte de pression et passa en position d'abandon à 265 secondes de vol. D'autres données télémétriques confirmaient que le système hydraulique fonctionnait normalement et, comme le système de détection des pannes exigeait que deux commutateurs se déclenchent pour ordonner un abandon, il ne se passa rien et le vol se poursuivit comme prévu. La défaillance du commutateur fut attribuée aux basses températures provoquées par des conduites d'oxygène liquide voisines ; sur les vols suivants, une isolation thermique fut ajoutée pour éviter que cela ne se reproduise. La coupure des moteurs de décollage survint à 124 secondes et celle du moteur de soutien à 305 secondes. La trajectoire de l'Atlas fut si précise qu'Aurora 7 atteignit presque exactement les paramètres orbitaux prévus.

Carpenter emporta à bord, pour la première fois dans le programme, des aliments solides : des cubes lyophilisés dans un sachet plastique, au lieu de la pâte que l'on pressait d'un tube. Les cubes étaient enrobés d'un agent anti-miettes, mais il est probable qu'ils se soient écrasés avant le lancement et aient rompu ce revêtement. L'astronaute exprima son inquiétude au sujet des miettes flottantes, qui risquaient d'être aspirées par les prises de ventilation ou de provoquer un étouffement. Une barre de chocolat incluse dans les provisions fondit sous l'effet de la température de la cabine, qui frôla les 102 degrés Fahrenheit. À la fin de la deuxième orbite, Carpenter informa le contrôle que la nourriture était dans un état désastreux et qu'il n'y toucherait plus, sauf pour prendre une capsule de xylose.

À chaque aube orbitale réapparurent les « lucioles » que Glenn avait décrites. Carpenter les trouva plus semblables à des flocons de neige, nota qu'elles ne paraissaient pas vraiment lumineuses et décrivit des particules de tailles, d'éclats et de couleurs différents : certaines grises, d'autres blanches, et l'une en particulier en forme de copeau hélicoïdal sorti d'un tour. Bien qu'elles semblaient se déplacer à des vitesses différentes, elles ne s'éloignaient pas du vaisseau comme le faisaient les confettis de l'expérience du ballon. Il photographia également dix-neuf fois le Soleil aplati lors des couchers orbitaux.

Le mystère fut résolu à l'aube de la troisième et dernière orbite. Carpenter heurta involontairement de la main la paroi intérieure de la cabine et provoqua à l'extérieur une pluie brillante de particules ; il vérifia ensuite qu'il pouvait détacher d'autres « lucioles » à volonté en frappant la cloison. On soupçonna un temps qu'il s'agissait de colorant marqueur ou de répulsif à requins, tous deux de couleur verte, mais les essais écartèrent la possibilité qu'ils puissent s'échapper de leurs contenants en apesanteur. Restaient deux explications : de la vapeur du système de survie transformée en cristaux de glace au contact du vide, ou des résidus collés à l'extérieur qui se détachaient sous le choc. La première fut jugée la plus probable : la vapeur générée par le système de survie se condensait entre la cloison et le bouclier thermique, s'échappait dans l'espace et gelait.

La couverture nuageuse fut épaisse sur une bonne partie de la trace orbitale et limita les observations terrestres. Le sud-ouest des États-Unis et l'Afrique occidentale étaient dégagés ; la Floride ne fut visible à aucun moment.

La défaillance déterminante du vol fut une panne intermittente du capteur d'horizon de tangage, un composant du système de contrôle automatique. Ni l'astronaute ni le contrôle au sol ne s'en aperçurent pendant qu'elle se produisait, et son effet fut une consommation excessive de peroxyde d'hydrogène, l'ergol des propulseurs d'attitude.

Les sources divergent ici sur un point important, et la fiche les rapporte sans les fondre. L'histoire officielle du projet publiée par la NASA soutient que, lorsque Carpenter survolait Hawaï lors de la troisième orbite, il conservait plus de quarante pour cent du carburant dans les deux réservoirs, une quantité que Kraft lui-même jugeait, selon les règles de la mission, suffisante pour placer la capsule en attitude de rétrofusée, la maintenir et rentrer avec le système automatique ou avec le manuel. Le récit du vol rapporté par d'autres sources décrit en revanche un gaspillage accumulé depuis plus tôt, aggravé par une erreur de procédure : en passant en mode de contrôle assisté, Carpenter oublia de déconnecter le système manuel, de sorte que les deux furent actifs en même temps pendant dix minutes.

Ce sur quoi il n'y a pas de divergence, c'est la séquence finale. Lorsque le directeur de vol lui ordonna d'entamer le compte à rebours de la rétrofusée et de passer au contrôle automatique d'attitude, Carpenter reconnut avoir commencé tardivement les préparatifs, en partie parce qu'il observait les particules. En alignant le vaisseau, il découvrit que le système de stabilisation automatique ne maintenait pas l'attitude exigée de trente-quatre degrés de tangage et zéro de lacet ; pendant qu'il cherchait l'origine du problème, il prit du retard sur le reste des vérifications. Constatant que ses indicateurs d'attitude ne correspondaient pas à ce qu'il voyait par le hublot et le périscope, il établit l'attitude de rétrofusée visuellement. Le vaisseau se retrouva pointé vingt-cinq degrés à droite du vecteur rétrograde réel.

À l'écart d'attitude s'ajouta un allumage des rétrofusées avec trois secondes de retard, qui à lui seul ajouta de l'ordre de vingt-quatre kilomètres à l'erreur de trajectoire. Après avoir largué le module rétro, les indicateurs affichaient vingt pour cent de carburant dans le réservoir automatique et cinq pour cent dans le manuel. Carpenter pensait utiliser ce reliquat manuel pour fixer l'attitude de rentrée, mais l'indicateur était inexact et le réservoir était vide. Le résultat fut un amerrissage à environ quatre cents kilomètres du point prévu.

La répartition quantitative de cette erreur a elle aussi été racontée de plus d'une manière. Une reconstitution attribue environ deux cent soixante-dix kilomètres de dépassement au lacet de vingt-cinq degrés provoqué par le capteur défaillant, entre trente et trente-deux kilomètres au retard de l'allumage — qui exigea deux pressions sur le bouton d'annulation — et une bonne centaine de kilomètres supplémentaires au désajustement de la séquence d'allumage des rétrofusées lors de leur déclenchement manuel, et soutient que sans l'intervention manuelle du pilote, le dépassement aurait été plus grand encore. Le vaisseau amerrit au nord-est de Porto Rico, à environ cinquante milles nautiques au nord d'Anegada, dans les îles Vierges britanniques.

La localisation prit près d'une heure. Bien que la balise SARAH d'Aurora 7 émît sa position exacte et que les navires de récupération fussent déjà en route, la NASA ne transmit pas cette information aux médias ; depuis une camionnette de CBS en Floride, Walter Cronkite décrivit une scène sombre et parla d'un silence presque intolérable tandis que des milliers de personnes priaient. Il y eut une réelle inquiétude du public quant à savoir si Carpenter avait survécu.

Conscient que les navires mettraient du temps à arriver et du risque que la capsule ne coule, comme cela était arrivé à Grissom avec Liberty Bell 7, Carpenter sortit par le col du vaisseau — une manœuvre que Glenn, moins agile, n'avait pas pu accomplir —, gonfla son radeau de sauvetage et attendit. La mer autour de lui fut teintée de vert par le colorant de signalisation. Le radeau n'avait pas de radio.

Environ trente-six minutes après l'amerrissage, il aperçut deux avions. Un P2V Neptune de l'escadron de patrouille 18, parti de la base aéronavale de Jacksonville, fut le premier à le repérer et à signaler sa position ; le suivit un Piper Apache qui tourna en rond et photographia la scène, puis des avions SC-54 Skymaster, dont l'un largua en parachute deux hommes-grenouilles, l'aviateur de première classe John F. Heitsch et le sergent Ray McClure, tandis qu'un autre laissait tomber un collier de flottaison que les plongeurs fixèrent à la capsule. On largua une batterie de radio, mais pas la radio elle-même. Un SA-16 Albatross de l'armée de l'air arriva, prêt à les récupérer, mais le contrôle de mission l'interdit, craignant que l'hydravion ne se brise sous la houle, bien que son équipage ne le jugeât pas dangereux. Trois heures plus tard, un hélicoptère HSS-2 Sea King récupéra Carpenter et le conduisit au porte-avions Intrepid.

En mer, le destroyer Farragut fut le premier navire à rejoindre le vaisseau, environ quarante minutes après l'amerrissage, et resta à le surveiller jusqu'à ce que le John R. Pierce arrive avec l'équipement nécessaire pour le remorquer jusqu'à Roosevelt Roads, à Porto Rico, d'où Aurora 7 fut transportée par voie aérienne jusqu'à Cap Canaveral. Hormis une légère fatigue, Carpenter était en bon état et de bonne humeur, et les examens médicaux ultérieurs ne relevèrent aucun changement physique ni anomalie significative.

Le rapport de mission fut explicite dans les deux sens. Il qualifia la panne du capteur d'horizon de tangage de seule défaillance critique survenue, tout en consignant que le pilote l'avait correctement compensée dans les opérations suivantes, de sorte que le succès de la mission n'avait pas été compromis. Tous les objectifs premiers furent considérés comme atteints, et le comportement du vaisseau et du lanceur fut qualifié d'excellent sur presque tous les points. Les températures de cabine et de combinaison furent élevées mais tolérables, et certaines périodes des données de bio-instrumentation comportèrent une part d'incertitude, toujours accompagnées cependant d'informations confirmant le bien-être de l'astronaute. La lecture qui en fut faite était que le système de secours — le pilote humain — pouvait mener une mission à bien lorsque l'automatisme faisait défaut.

La lecture des responsables opérationnels fut très différente. L'histoire officielle du projet publiée par la NASA en 1989 rapporte que, jusqu'au troisième passage au-dessus d'Hawaï, Christopher C. Kraft, qui dirigeait le vol depuis Cap Canaveral, considérait qu'il s'agissait de la mission la mieux réussie à ce jour et que tout s'était parfaitement déroulé, hormis une certaine surconsommation de peroxyde d'hydrogène. Dans ses mémoires de 2001, Kraft écrivit que Carpenter ignorait totalement la demande de vérifier ses instruments et qu'il avait juré qu'il ne retournerait plus jamais dans l'espace ; il intitula « L'homme a échoué » le chapitre consacré à ce vol.

D'autres voix du contrôle de mission lui-même nuancèrent ce jugement. Gene Kranz, alors directeur de vol adjoint, reconnut qu'à Mercury la surveillance de la consommation et d'autres aspects de l'exploitation du véhicule relevaient tout autant, sinon plus, de la responsabilité des contrôleurs au sol, et admit qu'on avait mis trop de temps à aborder l'état du carburant et qu'il aurait fallu être plus ferme pour faire avancer les listes de vérification. Un équipier distrait et en retard sur le plan de vol, écrivit-il, est un danger pour la mission et pour lui-même.

Il existe aussi une lecture organisationnelle : une bonne part des critiques adressées au comportement de Carpenter s'est expliquée par les tensions entre le bureau des astronautes et celui des contrôleurs de vol, et par le ressentiment latent de ces derniers face au statut de héros des premiers. Tom Wolfe fit remarquer que l'on pouvait discuter de la gestion de la rentrée, mais qu'accuser Carpenter d'avoir été pris de panique ne correspondait pas aux données télémétriques de son rythme cardiaque et respiratoire. Des mémoires postérieurs, comme ceux de Gene Cernan, ravivèrent la polémique : ils soutiennent que Carpenter a gâché son propre vol en flânant, en ne prêtant pas suffisamment attention à son travail et en manquant le signal de rétrofusée, et rapportent même des rumeurs sur son admission dans le programme. Face à tout cela, Carpenter répondit en 2001 par une lettre au New York Times, écrite en réplique à une critique des mémoires de Kraft, dans laquelle il soutint que les défaillances système qu'il avait rencontrées pendant le vol auraient entraîné la perte de la capsule et l'échec total de la mission si aucun homme ne s'était trouvé à bord, et que ses rapports et ses séances d'analyse ultérieures avaient conduit à des changements importants dans la conception de la capsule et dans les plans de vol suivants. Ce ne fut pas le seul problème de ce genre : Schirra rencontrerait plus tard des difficultés avec le bouton d'annulation sur Mercury-Atlas 8.

Carpenter ne retourna jamais dans l'espace. La conséquence immédiate du vol fut d'être écarté des missions suivantes. En 1964, il obtint de la NASA l'autorisation d'un détachement pour rejoindre le projet SEALAB de la Marine en tant qu'aquanaute ; pendant l'entraînement, il subit des blessures qui le rendirent inapte au vol et fermèrent définitivement la possibilité d'un second vol spatial. En 1965, il passa vingt-huit jours à vivre au fond de la mer au large de la côte californienne dans le cadre de SEALAB II. Il revint ensuite à la NASA comme assistant exécutif du directeur du Centre des vaisseaux habités et, en 1967, rejoignit le Deep Submergence Systems Project de la Marine comme directeur des opérations d'aquanautes pour SEALAB III. Il quitta la NASA en 1967 et la Marine en 1969 avec le grade de capitaine de corvette. Il est le seul être humain à avoir été à la fois astronaute et aquanaute.

Au-delà de la polémique, Mercury-Atlas 7 apporta au programme des éléments qu'aucun autre vol court n'apporta. Lui reviennent les premières données sur le comportement d'un liquide en apesanteur, l'identification de la couche de lueur atmosphérique que Glenn avait décrite, et une série de photographies de traits terrestres et de phénomènes météorologiques. L'expérience du ballon, conçue pour mesurer la résistance aérodynamique et la visibilité des couleurs dans l'espace, ne fonctionna que partiellement. Le vol résolut en outre, presque par accident, l'énigme des « lucioles » héritée de Mercury-Atlas 6.

Du côté de l'ingénierie, la modification des unités de poussée du système de contrôle du vaisseau fut jugée efficace, et l'installation de capteurs thermiques laissa des données de température en vingt-huit points qui alimentèrent les études ultérieures. L'un de ces essais secondaires continua à donner des résultats bien plus tard : en janvier 1963, McDonnell informa le Centre des vaisseaux habités de l'étude des effets thermiques des taches de peinture blanche appliquées sur les vaisseaux de MA-7 et MA-8, un carré de six pouces de côté peint à côté d'une surface oxydée pour comparer les températures. Les différences structurelles entre les points empêchèrent l'essai d'être concluant, mais les températures enregistrées suffirent à déterminer que les surfaces peintes étaient plus froides sous la tache et au point correspondant à l'intérieur. L'expérience du ballon captif fut en outre reprise, selon une approche similaire, parmi les propositions pour le vol d'une journée de Mercury-Atlas 9, et les photographies prises par Carpenter furent utilisées dans des études étrangères au programme, comme celles du Massachusetts Institute of Technology sur les observations en phase de croisière.

En août 1962 se tint à l'hôtel Rice de Houston une conférence consacrée aux aspects techniques de la mission. Dans l'ensemble, le vol qualifia davantage encore les systèmes du vaisseau Mercury pour des opérations orbitales habitées et apporta les preuves nécessaires pour passer à des missions de durée prolongée, avec des exigences de systèmes plus strictes : la voie qui mènerait à Mercury-Atlas 8, puis à la mission d'une journée de Mercury-Atlas 9.

Aurora 7 est conservée exposée au Musée des sciences et de l'industrie de Chicago, dans l'Illinois.