Mercury-Atlas 8

La planification du troisième vol orbital américain commença en février 1962, alors que la deuxième mission n'avait pas encore volé. L'objectif déclaré était de « six ou sept » orbites, un échelon intermédiaire vers le vol de dix-huit orbites et une journée de durée que la NASA poursuivait depuis 1961. Le choix final de six, et non sept, ne fut pas technique mais logistique : une septième orbite aurait obligé à déployer des forces de récupération bien plus importantes pour pouvoir atteindre la capsule en tout point de sa trajectoire dans les dix-huit heures fixées par les règles de mission. Cette même décision déplaça le point optimal d'amerrissage de l'Atlantique vers le Pacifique et réorganisa entièrement le dispositif naval.

Le 27 juin 1962, la NASA annonça officiellement la mission, déjà plafonnée à six orbites, et désigna Walter Schirra comme pilote titulaire avec Gordon Cooper en doublure, reproduisant le schéma « doublure sur une mission, titulaire sur la suivante » observé lors des deux vols précédents. Schirra avait été doublure de la mission précédente dans une chaîne de remplacements amorcée en mars 1962, lorsque Deke Slayton fut déclaré médicalement inapte et que son poste revint à Scott Carpenter plutôt qu'à Schirra lui-même, en raison du volume d'entraînement que Carpenter avait accumulé depuis la préparation du premier vol orbital.

Le plan de vol fut publié le 27 juillet et, à l'exception de retouches mineures en août et en septembre, resta pratiquement intact jusqu'au lancement. C'était une correction délibérée de ce qui s'était produit lors de la mission précédente, dont le plan avait subi des modifications fréquentes et importantes qui avaient empêché le pilote de s'entraîner efficacement. L'orientation changea également : MA-8 serait un vol d'ingénierie centré sur le comportement du vaisseau et non sur l'expérimentation scientifique, précisément pour dégager la voie vers une mission de longue durée.

La capsule et la fusée étaient presque identiques à celles des deux vols orbitaux précédents, mais les différences visaient les problèmes concrets apparus lors de ceux-ci. Les couvertures thermiques des rétrofusées furent retirées pour gagner du poids, et une charge acoustique SOFAR fut ajoutée, destinée à être éjectée au déploiement du parachute principal pour aider les équipes de récupération à localiser le vaisseau après l'amerrissage. L'équipement de communications fut mis à jour. Et surtout, plusieurs modifications furent introduites dans le système de contrôle de réaction, dont la possibilité de désarmer les tuyères à forte poussée : exactement le levier qui permettrait le style de pilotage économe qui définit la mission. La chronologie du programme indique que ces changements furent faits pour éliminer les difficultés apparues lors des vols de Glenn et de Carpenter.

Le lanceur Atlas assigné, le véhicule 113D, arriva lui aussi modifié. Il comportait des injecteurs de carburant à déflecteurs et un nouvel allumeur hypergolique remplaçant l'allumeur pyrotechnique d'origine, des changements qui éliminaient les problèmes d'instabilité de combustion et permettaient de libérer la fusée dès qu'elle atteignait la pleine poussée, sans la retenir quelques instants sur le pas de tir.

Le prix à payer fut le retard. L'Atlas devait être expédié vers Cap Canaveral en juillet, mais il échoua à l'essai composite d'usine chez Convair et sa livraison fut retardée d'un mois : la NASA l'accepta le 27 juillet et il arriva le 8 août. La capsule, elle, était la numéro 16 et se trouvait au Cap depuis le 16 janvier 1962.

Le lanceur étant déjà au Cap, l'Armée de l'air annonça que deux essais statiques récents de moteurs avaient subi des défaillances de turbopompe, et que l'explosion d'un Atlas une seconde après le décollage, en avril, avait été attribuée à une défaillance de la turbopompe du moteur sustentateur. Tous les cas s'étaient produits alors que la vanne du sustentateur se déplaçait vers la position d'ouverture et avec des modifications matérielles non éprouvées. La recommandation fut de soumettre le 113D à un essai statique sur le pas de tir lui-même, capable d'exposer la turbopompe au mode de défaillance suspecté.

Le calendrier fut fixé le 6 septembre : essais jusqu'au 24 septembre et lancement probable le 3 octobre. En chemin apparut en outre une fuite de carburant causée par une soudure défectueuse sur une conduite. L'essai statique eut lieu le 8 septembre et la fusée fut déclarée prête pour l'assemblage le 18. Le 24 septembre, la commission de revue de sécurité des vols passa en revue les quinze lancements d'Atlas survenus depuis la mission précédente, dont trois échecs, et écarta un à un le risque que leurs causes affectent Mercury : une défaillance aléatoire de contrôle qualité que la gestion rigoureuse du programme permettait d'éviter, un problème du système de guidage qui avait fait couler une sonde dans l'Atlantique mais qui utilisait un modèle de guidage différent, et un troisième véhicule détruit par l'officier de sécurité dont la cause n'avait toujours pas été annoncée par l'Armée de l'air un mois plus tard.

Il fallut également dissiper un doute d'une autre nature : la ceinture de radiation générée en orbite par les essais nucléaires récents. Une étude approfondie conclut début septembre que le vol était sûr ; l'extérieur de la capsule recevrait de l'ordre de 500 röntgens, mais le blindage et la structure réduiraient la dose reçue par l'astronaute à environ 8 röntgens, très en deçà des limites de tolérance établies.

Walter M. Schirra Jr. figure au registre de la mission comme pilote unique, avec la NASA pour agence. Il commença à s'entraîner début juillet et accumula vingt-neuf heures de simulateur et trente et une heures dans le vaisseau lui-même, incluant plusieurs essais de systèmes et trois vols simulés. Le dernier, le 29 septembre, fut une simulation de six heures et demie avec la capsule et la fusée déjà empilées sur le pas de tir. Au milieu de la période d'entraînement, il reçut la visite du président John F. Kennedy, le 11 septembre.

Le nom du vaisseau vint du pilote lui-même. Schirra avait envisagé Phoenix, et sa femme préférait Pioneer, mais il finit par choisir Sigma 7 : la lettre qui, en mathématiques, désigne la somme des éléments, parce que le vol était « la somme des efforts et des énergies de beaucoup de monde ». Le sept final honorait les sept astronautes originaux du programme, une tradition lancée sans le vouloir par Alan Shepard, dont la capsule portait ce numéro de série.

Le 1er octobre, la mission fut déclarée prête « à la météo près ». Une tempête tropicale importante dans l'Atlantique et une série de typhons dans le Pacifique, susceptibles de compliquer la récupération, suscitaient des inquiétudes. Dans l'après-midi du 2 octobre, la décision fut prise de lancer le lendemain matin.

Schirra fut réveillé à 1 h 40 du matin, heure de l'Est, prit un copieux petit-déjeuner — y compris un poisson bleu qu'il avait lui-même harponné la veille —, subit un bref examen médical et partit vers le pas de tir vers quatre heures. Il entra dans le vaisseau à 4 h 41 et trouva dans la boîte à gants un sandwich au steak qu'on lui avait laissé en guise de plaisanterie. Le compte à rebours se déroula comme prévu jusqu'à 6 h 15, où il fut interrompu quinze minutes pour permettre à la station de poursuite des îles Canaries de réparer un radar ; il reprit à 6 h 30 et se poursuivit jusqu'à l'allumage sans autre incident.

Le décollage fut apparemment propre, mais il y eut un transitoire momentané de roulis dans le sens horaire qui atteignit 7,83 degrés par seconde et s'approcha de quatre-vingts pour cent du seuil nécessaire pour déclencher le système automatique d'abandon. On l'attribua par la suite à un léger désalignement des moteurs principaux, contenu par les moteurs vernier du lanceur lui-même. La poussée du moteur sustentateur fut légèrement inférieure à la normale et la consommation de carburant plus élevée que prévu, en raison d'une fuite suspectée dans son système d'alimentation.

Trois minutes et demie après le décollage, Deke Slayton, au micro comme communicateur de la capsule, l'interrompit pour demander à Schirra s'il « était une tortue aujourd'hui ». C'était le mot de passe d'une plaisanterie récurrente du corps des astronautes, dont la réponse correcte était impubliable ; Schirra, imperturbable, annonça qu'il basculait sur l'enregistreur vocal de bord pour répondre, et la transcription officielle atteste que la réponse correcte fut bien enregistrée. Il expliquerait par la suite qu'il n'était pas disposé à ce que le monde entier l'entende.

Comme l'Atlas vola selon une trajectoire légèrement plus haute, les moteurs de décollage s'éteignirent deux secondes plus tôt que prévu, mais le sustentateur brûla une dizaine de secondes de plus et apporta un excès de vitesse de quinze pieds par seconde (4,6 mètres par seconde), ce qui plaça le vaisseau sur une orbite un peu plus haute que prévu. L'analyse initiale de la trajectoire confirma que la capsule pouvait rester en orbite stable pendant au moins sept tours, de sorte qu'un désorbitage anticipé ne serait pas nécessaire.

Après la séparation du lanceur, Schirra stabilisa le vaisseau en le faisant tourner lentement sur lui-même jusqu'à l'attitude correcte. Il maintint le mouvement délibérément lent pour économiser le propergol et parvint à positionner la capsule en ne dépensant qu'un demi pour cent de ses réserves. Il suivit brièvement des yeux la fusée épuisée, qui passait en tournant lentement, mais ne tenta pas de s'en approcher. Au-dessus de l'Atlantique, il essaya le contrôle manuel et le trouva imprécis comparé au système fly-by-wire.

En traversant la côte orientale de l'Afrique, il commença à ressentir de la chaleur. Le problème était également visible depuis le sol, et les contrôleurs débattirent avec le médecin de vol pour savoir s'il était sûr de continuer ou s'il fallait mettre fin à la mission après la première orbite. Le directeur de vol, Christopher Kraft, suivit le conseil du médecin d'attendre pour voir si la situation se stabilisait, et donna le feu vert pour le second tour. Schirra tourna peu à peu la commande de sa combinaison vers une position de refroidissement élevé jusqu'à maîtriser la situation ; il compara la chaleur à celle que l'on ressent « à tondre la pelouse au Texas ».

Au-dessus de l'Australie, il guetta l'apparition d'une fusée éclairante lancée depuis le sol, masquée par les nuages ; il vit en revanche des éclairs et le contour éclairé de Brisbane. Lors du passage nocturne au-dessus du Pacifique, il essaya le périscope de bord, le trouva difficile à utiliser et le recouvrit dès le lever du soleil. Au-dessus du Mexique, il annonça qu'il était en « configuration chimpanzé », la capsule en automatique pur et sans intervention du pilote, et au début de la deuxième orbite il commença à s'exercer à des manœuvres de lacet en utilisant la Terre, visible par le hublot principal, comme référence, plutôt que le périscope tant décrié.

Lors du deuxième tour, il confirma l'existence des « lucioles » décrites par Glenn lors du premier vol orbital, et pendant le tronçon nocturne il pratiqua des manœuvres de lacet en prenant pour référence d'abord la Lune puis des étoiles connues. Ce second exercice se révéla difficile : les petits hublots de la capsule offraient un champ de vision très limité et il était difficile d'identifier les constellations. En traversant le Pacifique, il revint au vol automatique tout en discutant avec Gus Grissom, à la station de poursuite d'Hawaï, des qualités du contrôle manuel.

Le troisième tour autour de la Terre inaugura la partie la plus caractéristique de la mission. Schirra coupa les gyroscopes du vaisseau, éteignit une partie du système électrique et laissa la capsule dériver. Ce n'était pas de la négligence mais une méthode : sans référence inertielle active ni contrôle d'attitude, la consommation de propergol tombait pratiquement à zéro, et le vaisseau allait simplement là où le menait sa rotation résiduelle. Il profita de cette période calme pour tester sa perception spatiale et son contrôle moteur — qu'il trouva pour l'essentiel intacts en apesanteur — et pour manger un peu. Il rétablit le courant au-dessus de l'océan Indien et poursuivit au-dessus du Pacifique. À Hawaï, il reçut l'autorisation d'accomplir les six orbites et, en route vers la Californie, coupa de nouveau l'alimentation électrique pour un second tronçon à la dérive, qu'il consacra à faire des photographies.

La quatrième orbite se déroula en grande partie à la dérive et vaisseau retourné, avec la Terre « au-dessus » de lui. Il continua à photographier et tenta sans succès de repérer le satellite Echo 1 en survolant l'Afrique orientale. En approchant de la Californie, il s'entretint deux minutes avec John Glenn, une conversation retransmise en direct à la radio et à la télévision aux États-Unis. Les problèmes de la combinaison réapparurent alors, cette fois avec de la condensation d'eau sur la visière ; craignant que la température ne redevienne incontrôlable, Schirra préféra ne pas l'ouvrir pour la nettoyer.

Lors du cinquième tour, il s'autorisa à se détendre, remarquant que c'était le premier repos qu'il prenait depuis décembre 1961. Il utilisa un petit extenseur élastique pour s'étirer un peu avant de passer au contrôle manuel d'attitude, où il signala un épisode brusque de surcorrection et une forte consommation de carburant. Au-dessus de l'Atlantique, il revint à l'observation et à la photographie. Et au-dessus des Philippines, il donna la donnée qui résumait la mission : après quatre orbites et demie sur les six prévues, il lui restait quatre-vingts pour cent du propergol dans les réservoirs manuel et automatique. En passant au-dessus de Quito, la station de poursuite lui demanda quelques mots « en espagnol pour les amis d'en bas » ; il commenta la beauté du pays vu depuis l'orbite et conclut par un enjoué « Buenos días, y'all ». Il reconnaîtrait plus tard qu'il était furieux à ce moment-là : il se préparait pour la rentrée et ne voulait aucune distraction.

La sixième orbite fut presque entièrement occupée par les préparatifs du retour, avec une dernière série de photographies de l'Amérique du Sud et une autre série d'essais d'orientation spatiale. Il arma les rétrofusées au-dessus du Pacifique occidental et déclencha la première à 8 heures 52 minutes de temps de mission écoulé. Le système de contrôle automatique maintint la capsule « stable comme un roc » pendant la manœuvre, bien que Schirra ait observé avoir brûlé près d'un quart de son carburant dans l'opération.

Le plan comprenait quatre expériences sans rapport avec l'ingénierie : deux exigeaient la participation active de l'astronaute et deux étaient entièrement passives. Les expériences actives consistaient à observer quatre fusées éclairantes de grande puissance au passage au-dessus de Woomera, en Australie, et une lampe à arc au xénon en survolant Durban, en Afrique du Sud, ainsi qu'à prendre deux séries de photographies — les unes avec un appareil Hasselblad de 70 millimètres à travers un jeu de filtres colorés fourni par le Bureau météorologique américain, les autres en couleur classique — centrées sur des accidents géologiques et des motifs nuageux. Les prises filtrées devaient servir à calibrer la réflectivité spectrale des nuages et des surfaces et à améliorer ainsi les caméras des futurs satellites météorologiques. Les paquets passifs étaient deux jeux de pellicules photographiques sensibles aux radiations, fournis par le Goddard Space Flight Center et par l'école de médecine aéronautique de la Marine, ainsi qu'un ensemble de huit matériaux ablatifs expérimentaux fixés à l'extérieur du vaisseau pour évaluer leur comportement lors de la rentrée.

Le bilan scientifique fut inégal. Les deux expériences d'observation lumineuse échouèrent en raison d'une nébulosité épaisse au-dessus des deux cibles, bien que Schirra ait bien vu des éclairs près de Woomera et les lumières d'une ville à quelques centaines de milles de Durban. La photographie filtrée pour le Bureau météorologique fonctionna comme prévu, avec quinze images prises ; sur les quatorze prises conventionnelles en couleur, plusieurs se révélèrent inutilisables pour cause de surexposition ou d'excès de nuages, et l'ensemble ne fut finalement pas utilisé pour une analyse scientifique. Schirra fit remarquer que la quantité de nébulosité à l'échelle mondiale pouvait poser problème pour ce type de travail, bien que l'Afrique et le sud-ouest des États-Unis soient apparus parfaitement dégagés. L'analyse des plaques sensibles confirma un flux radioactif très faible à l'intérieur du vaisseau, et six des matériaux ablatifs testés furent jugés globalement satisfaisants, malgré la difficulté de les comparer entre eux.

Après le freinage, Schirra employa les tuyères à forte poussée pour orienter la capsule et remarqua que le contrôle d'attitude semblait « mou ». Il activa ensuite le système automatique de stabilisation par vitesse angulaire, un mode qui dévorait le propergol à grande vitesse et qu'on lui avait expressément demandé de tester comme essai d'ingénierie ; cela l'agaça de voir consommé en quelques minutes le carburant qu'il avait administré avec tant de soin pendant six orbites.

Le dispositif de récupération dans la zone principale, au centre du Pacifique, s'articulait autour du porte-avions USS Kearsarge, positionné au centre de la zone d'amerrissage, avec trois destroyers déployés le long de la trajectoire orbitale, quatre avions de recherche affectés et trois hélicoptères de sauvetage embarqués. Le Kearsarge capta la capsule au radar alors qu'elle se trouvait encore à 200 milles (320 kilomètres) du point de chute ; quatre-vingt-dix milles (140 kilomètres) plus haut sur la trajectoire, le destroyer USS Renshaw signala un bang supersonique au passage du vaisseau au-dessus de lui. Schirra déploya le parachute de freinage à 40 000 pieds (12 000 mètres) et le parachute principal à 15 000 pieds (4 600 mètres).

L'amerrissage fut remarquablement précis : à quatre milles et demi (7,2 kilomètres) du point visé et à un demi-mille (0,80 kilomètre) du Kearsarge, au point que Schirra plaisanta en disant qu'il se dirigeait vers « l'ascenseur numéro trois » du porte-avions. La capsule heurta l'eau, coula puis remonta, se redressant au bout d'une trentaine de secondes. Un hélicoptère largua trois nageurs de sauvetage pour l'aider à sortir, mais Schirra demanda par radio à être plutôt remorqué jusqu'au navire, et le Kearsarge envoya une baleinière avec une aussière.

Quarante minutes après l'amerrissage, Sigma 7 était hissée à bord ; cinq minutes plus tard, Schirra fit sauter l'écoutille explosive et sortit devant l'équipage rassemblé. Les examens ultérieurs révélèrent un hématome net sur sa main, provoqué par l'actionnement du lourd interrupteur d'éjection. Il considéra lui-même cela comme une réhabilitation importante pour Gus Grissom, dont la capsule avait coulé lors du vol suborbital précédent après l'ouverture de l'écoutille : Grissom avait toujours soutenu qu'elle avait sauté sans qu'il l'actionne, et l'absence d'hématome sur sa main fut prise comme preuve qu'il ne l'avait pas déclenchée, mais qu'il s'agissait d'une défaillance mécanique.

Schirra resta trois jours à bord, entre examens médicaux et séances de débriefing technique, avant de débarquer. Le vaisseau fut déchargé sur l'île Midway et transféré sur un avion pour poursuivre son voyage jusqu'à Cap Canaveral, où il serait analysé dans l'intention de l'exposer ensuite de façon permanente. Le lanceur Atlas épuisé rentra dans l'atmosphère le 4 octobre, le lendemain du lancement, et se désintégra.

L'analyse postérieure au vol ne révéla aucune avarie importante : la seule anomalie problématique fut le contrôle de température de la combinaison, et tous les objectifs d'ingénierie furent considérés comme atteints. Les mesures d'économie de carburant fonctionnèrent particulièrement bien, avec une consommation même inférieure aux prévisions, et le rapport officiel en attribua tout le mérite au pilote malgré les modifications techniques introduites. L'examen médical ne révéla aucun effet physiologique significatif après neuf heures d'apesanteur — seulement un certain degré d'hypotension orthostatique dû aux heures d'immobilité dans une cabine exiguë — ni exposition appréciable aux radiations.

Dans son rapport, Schirra souligna les « lucioles » déjà décrites lors des deux vols précédents et l'effet visuel notable de l'épaisse bande d'atmosphère visible à l'horizon. La vue de la Terre, en revanche, le déçut : le niveau de détail qu'il distinguait était comparable à celui que l'on perçoit depuis un avion volant haut, et il alla jusqu'à dire aux enquêteurs que ce n'était « rien de nouveau » par rapport à un vol à 50 000 pieds (15 000 mètres). Il n'en plaça pas moins Sigma 7 « tout en haut de la liste » des appareils qu'il avait pilotés, devant le chasseur naval à hélice F8F Bearcat, et qualifia la mission de « conforme au manuel ».

Le succès de MA-8 rendit « considérablement plus facile » la préparation de la mission suivante, bien qu'il amena certains observateurs à suggérer que le programme devrait s'arrêter là, sur une nette note de succès, plutôt que de risquer un autre vol potentiellement catastrophique. Ce n'était pas l'avis des planificateurs de la NASA, qui militaient pour une mission Mercury d'une journée depuis le milieu de 1961, quand elle avait commencé à paraître techniquement réalisable. Préparer le vaisseau pour cette durée exigeait de réduire au maximum le poids à bord pour compenser les consommables supplémentaires, et les modifications d'équipement déjà validées sur MA-8 servirent à justifier le retrait de douze livres (5,4 kilogrammes) d'équipement de contrôle, cinq livres (2,3 kilogrammes) d'équipement radio et les soixante-seize livres (34 kilogrammes) du périscope que Schirra avait trouvé si peu utile. Au total, cent quatre-vingt-trois modifications furent recensées entre la capsule de MA-8 et celle de MA-9, qui serait équipée de plusieurs caméras en tirant parti du travail photographique de Schirra, bien que les contraintes de poids et de puissance continuent de limiter la charge scientifique.

La réaction publique et politique fut modeste comparée à celle des vols précédents. Schirra donna une conférence publique à l'université Rice à son retour à Houston et fut accueilli par un défilé dans la ville, mais la crise des missiles de Cuba, qui montait en puissance depuis septembre, chassa le vol des gros titres : l'inquiétude sur l'efficacité relative des lanceurs soviétiques et américains céda la place à une préoccupation plus urgente concernant les missiles militaires soviétiques. Le 16 octobre, il se rendit à Washington pour recevoir du président Kennedy la médaille du service distingué de la NASA, le jour même où Kennedy vit les premières photographies prises par un U-2 des sites de missiles à Cuba ; la rencontre fut cordiale et informelle malgré les circonstances. Robert F. Kennedy le prit à part pour le sonder sur une éventuelle carrière politique, comme il l'avait fait avec John Glenn un an plus tôt, mais Schirra déclina et resta à la NASA.

Sa carrière ultérieure le mena à commander l'équipage de réserve de la première mission Gemini en 1965 et, cette même année, l'équipage titulaire de Gemini 6A, au cours de laquelle il réalisa le premier rendez-vous actif entre deux vaisseaux en orbite ; les plans initiaux d'amarrage en orbite avaient été annulés. En 1968, il commanda la première mission Apollo habitée, Apollo 7, et se retira de la NASA à l'été 1969, seul astronaute à avoir volé sur Mercury, Gemini et Apollo.

La capsule, après avoir été exposée au U.S. Space & Rocket Center puis au Johnson Space Center, rejoignit le Temple de la renommée des astronautes près de Titusville, en Floride. Avec le transfert de cette institution au complexe des visiteurs du Centre spatial Kennedy, Sigma 7 est aujourd'hui exposée dans sa salle Heroes and Legends.