Mercury-Atlas 9

Lorsque Walter Schirra amerrit après les six orbites de Mercury-Atlas 8, en octobre 1962, Mercury avait déjà accompli ce qu'on lui avait demandé : placer un Américain en orbite, l'y maintenir plusieurs tours, le ramener et recommencer. Le débat qui s'ouvrit alors au sein de la NASA n'était pas technique mais stratégique. Une partie de l'agence soutenait que MA-8 devait être le dernier vol Mercury : le matériel de première génération avait été poussé assez loin, prendre des risques sur une mission encore plus longue n'était pas justifié, et il était plus sage de concentrer l'effort sur le programme Gemini.

Les responsables du Manned Spacecraft Center défendaient le contraire. Ils estimaient que l'équipe de Mercury devait avoir l'occasion de vérifier comment un être humain se comportait dans l'espace pendant une journée entière. Il y avait en outre un argument de comparaison directe : tous les vaisseaux soviétiques Vostok à un seul occupant lancés après Vostok 1 avaient duré plus d'un jour, de sorte qu'un vol long de Mercury mettrait le vaisseau américain au même niveau que le soviétique.

Le débat se résolut en faveur du vol. En septembre 1962, la NASA conclut avec McDonnell la négociation pour modifier quatre capsules Mercury — les numéros 12, 15, 17 et 20 — vers une configuration capable de tenir une mission d'une journée. En octobre, la capsule 20 fut livrée à Cap Canaveral, explicitement assignée au vol d'une journée MA-9, et le 19 de ce mois McDonnell annonça que tous les essais des systèmes de ce vaisseau étaient achevés. La machinerie du programme se mit en marche en parallèle : le 16 novembre, le Manned Spacecraft Center présenta au ministère de la Défense les exigences de récupération et de réseau de poursuite pour la mission, le 28 novembre le simulateur Mercury 2 fut modifié à la configuration orbitale d'une journée, et les 3 et 4 décembre se tint à la base aérienne de Patrick, en Floride, une conférence préopérationnelle pour examiner les plans et l'état de préparation du soutien militaire.

L'ampleur du vol s'accrut en cours de route. Le 3 janvier 1963, la NASA élabora des plans provisoires pour étendre la mission de 18 à 22 orbites, et ce même mois le chef des affaires publiques du centre alla jusqu'à déclarer devant un auditoire de directeurs d'Associated Press du Texas que le vol de Cooper pourrait atteindre 22 orbites et durer 34 heures. Toujours en décembre 1962 furent proposées les trois catégories d'expériences qui finiraient par façonner le plan de vol : ingénierie et opérations de vol spatial, expériences biomédicales et science spatiale. Et lorsqu'en janvier 1963 une commission du Congrès demanda à la NASA s'il y aurait un autre vol Mercury après MA-9, la réponse fut que si les données obtenues ne suffisaient pas, un lanceur et un vaisseau de réserve restaient disponibles pour couvrir les exigences.

Les modifications de la configuration d'une journée obéirent à une logique simple et dure : retirer ce qui n'était pas indispensable pour faire place à ce qui permettrait de durer. On retira le périscope et un jeu redondant de propulseurs, et on ajouta des batteries supplémentaires et des réservoirs d'oxygène additionnels. Le prix à payer fut le poids. L'équipement ajouté et les consommables nécessaires pour une journée de vol augmentèrent considérablement la masse de Faith 7, qui dépassa les 3 000 livres (1 400 kg) et devint la capsule Mercury la plus lourde à avoir volé.

Le suivi de ces changements fut méticuleux. Le 11 janvier 1963, le bureau d'ingénierie de projet à Cap Canaveral consigna le nombre de modifications introduites sur le vaisseau 20 depuis sa réception, dans un rapport consacré précisément aux différences entre le vaisseau 16 (MA-8) et le vaisseau 20 (MA-9). Trois jours plus tard, le vaisseau 15A fut redésigné 15B et assigné comme réserve de MA-9. L'entraînement fut planifié avec le même soin : le 21 janvier, après examen des systèmes du vaisseau et des règles de mission, la section simulations rédigea un plan d'entraînement sur simulateur pour le vol.

Le lanceur reçut autant d'attention que la capsule. L'Atlas employé pour MA-9 intégrait plusieurs améliorations techniques, la plus notable étant un système de propulsion perfectionné avec allumeur hypergolique qui supprimait la nécessité de maintenir le véhicule retenu quelques secondes sur le mât pour éviter une combustion rugueuse. Les moteurs MA-2 améliorés étaient dotés de têtes d'injecteur à déflecteurs en plus de l'allumeur hypergolique, de sorte que les capteurs de coupure par combustion rugueuse furent exploités en boucle ouverte et à titre purement qualitatif. Supprimer les trois secondes de rétention eut en outre une conséquence utile : l'ergol économisé permettait d'allonger le temps de combustion du lanceur. Sur MA-8, 112 gallons de carburant avaient été retirés avant le lancement et cette prolongation n'avait pas été possible ; sur ce vol, l'ergol serait bien suffisant.

La confiance, cependant, n'était pas aveugle. Avec sept lancements Mercury consécutifs couronnés de succès, les échecs des premiers temps semblaient lointains au début de 1963, mais l'historique de l'Atlas restait irrégulier. Lors de la première réunion des responsables de l'année, le 11 janvier, Walter Williams fit remarquer que l'US Air Force n'avait toujours pas expliqué deux échecs d'Atlas F survenus au second semestre 1962 ; tant que les commissions d'enquête n'auraient pas publié leurs conclusions et disculpé l'Atlas D par association, le vol de Cooper pouvait être retardé. Entre le vol de Schirra et celui de Cooper, il y eut cinq échecs de véhicules Atlas D, dont un Atlas-Agena, le reste étant des essais opérationnels du missile.

Le 130-D lui-même donna une frayeur administrative avant de voler : lors de sa sortie d'usine du 30 janvier, on lui trouva un câblage endommagé et il fallut le renvoyer pour réparation. Il ressortit une deuxième fois le 15 mars et passa les essais sans problème, au point que les ingénieurs de Convair dirent que c'était leur meilleur oiseau à ce jour. Les actionneurs du lanceur furent légèrement déplacés pour éviter que ne se reproduise le transitoire de roulis au décollage apparu sur MA-8, et plusieurs modifications mineures furent introduites, issues des analyses postérieures aux échecs d'Atlas de l'année précédente : un revêtement plastique à l'intérieur des turbopompes pour empêcher les aubes de frotter contre le carter et de provoquer une explosion par étincelle de friction, des améliorations du câblage du programmateur et des mesures supplémentaires pour éviter un incendie dans la section de poussée ou à ses abords.

Gordon Cooper avait été la doublure de Schirra pour MA-8. Le 13 novembre 1962, il fut nommé pilote de la mission d'une journée MA-9, alors prévue pour avril 1963, avec Alan Shepard comme doublure. Cooper décida d'appeler sa capsule Faith 7 en raison de la foi (« faith ») qu'il plaçait dans le lanceur Atlas et le vaisseau Mercury pour mener à bien la mission, un nom que, selon The Washington Post, certains responsables de la NASA regardèrent avec scepticisme.

Lors de sa première conférence de presse, le 8 février, Cooper reconnut ne pas en savoir beaucoup sur les problèmes du lanceur et préféra parler des améliorations apportées à sa capsule. La préparation suivit son cours jusqu'à ce que, le 22 avril 1963, l'Atlas 130-D et le vaisseau 20 soient assemblés sur le pas de tir du complexe de lancement 14.

Le dispositif déployé pour suivre et récupérer le vol fut énorme, et répond à une particularité de la mission : MA-9 allait survoler presque toutes les régions de la planète comprises entre 32,5 degrés de latitude nord et 32,5 degrés de latitude sud. Pour couvrir cette bande, 28 navires, 171 avions et 18 000 militaires furent affectés à la mission. Les propres camarades de promotion de Cooper se répartirent à travers le monde : outre Shepard comme doublure, John Glenn embarqua sur un navire de commandement près du Japon, Scott Carpenter se plaça à Hawaï, Gus Grissom dans une station de poursuite au Mexique, Wally Schirra fit office de communicateur de capsule au centre de contrôle de mission de Cap Canaveral, et Deke Slayton agit comme observateur au Cap. La direction de vol fut organisée en deux équipes, Chris Kraft à la tête de l'équipe rouge et John Hodge de l'équipe bleue.

La première tentative eut lieu le 14 mai. Lorsque Cooper entra dans Faith 7 à 6h36 du matin, il trouva un cadeau laissé par Shepard : sachant que Cooper disposerait d'une nouvelle version du dispositif de rétention d'urine, qu'il n'avait pas eue lui-même lors de son vol Mercury-Redstone 3 — et qui l'avait obligé à uriner dans sa combinaison pendant une longue retenue du compte à rebours —, il lui avait laissé une ventouse en guise de plaisanterie, avec l'instruction « à retirer avant le lancement » écrite sur le manche. Ni le cadeau ni Cooper ne volèrent ce jour-là : des problèmes avec le radar des Bermudes et avec le moteur diesel qui rétractait la tour de service obligèrent à annuler le tir jusqu'au 15 mai.

Faith 7 décolla du complexe de lancement 14 à 8h04:13 du matin, heure de l'Est, le 15 mai 1963. À T+60 secondes, l'Atlas entama son programme de tangage et peu après le vaisseau traversa la zone de pression dynamique maximale. À T+2 minutes 14 secondes, Cooper perçut la coupure des moteurs accélérateurs et la séparation : les deux moteurs latéraux de l'Atlas restaient en arrière. La tour de sauvetage fut ensuite éjectée. À T+3 minutes, la cabine scella sa pression à 5,5 psi (38 kPa) et Cooper transmit que Faith 7 était en ordre.

Vers T+5 minutes se produisit la coupure du moteur de soutien et Faith 7 entra en orbite à 17 547 mph (7 844 m/s). Après la séparation, le vaisseau pivota vers l'attitude orbitale et Cooper vit l'Atlas épuisé prendre du retard et culbuter pendant environ huit minutes. Au-dessus de Zanzibar, lors de la première orbite, il apprit que les paramètres orbitaux étaient assez bons pour au moins 20 tours ; et en passant au-dessus de Guaymas, au Mexique, toujours lors de la première orbite, le communicateur de capsule Gus Grissom lui transmit que les ordinateurs au sol le donnaient bon pour sept orbites.

Le comportement du lanceur fut dans l'ensemble excellent. Le système de propulsion amélioré fonctionna bien, avec une poussée des moteurs accélérateurs légèrement supérieure à la nominale. Entre T+55 et T+120 secondes, on enregistra un ballottement mesurable de l'ergol, causé par des gains du pilote automatique un peu inférieurs aux valeurs nominales. La trajectoire se révéla légèrement plus haute que prévu car la tension continue du système électrique du lanceur était d'environ 0,7 volt au-dessus de la normale, effet compensé par le rendement des moteurs supérieur au nominal. La coupure des accélérateurs se produisit à T+132 secondes, l'éjection de la tour de sauvetage à T+141 et la coupure du moteur de soutien à T+303.

Au début de la troisième orbite, Cooper reprit sa liste de onze expériences. La première consistait à éjecter par la proue du vaisseau une sphère de six pouces (152 mm) de diamètre équipée de feux stroboscopiques au xénon, pour vérifier si un pilote pouvait repérer et suivre une balise clignotante en orbite. À T+3 heures 25 minutes, il actionna l'interrupteur et entendit et sentit la balise se séparer, mais ne parvint à la voir ni au crépuscule ni lors du passage nocturne. Lors de la quatrième orbite, il la vit bien, clignotante, et le raconta à Scott Carpenter depuis Kauai, à Hawaï, disant qu'il avait passé toute la nuit avec la « bestiole ». Il la revit lors des cinquième et sixième orbites.

Toujours lors de la sixième orbite, vers T+9 heures, il prépara les caméras, ajusta l'attitude du vaisseau et positionna les interrupteurs pour déployer un ballon remorqué depuis la proue : un ballon en film de PET de 30 pouces (762 mm) peint en orange fluorescent, gonflé à l'azote et relié par un câble de nylon de 100 pieds (30 m) au conteneur d'antenne. Une jauge de contrainte dans le conteneur devait mesurer la différence de résistance atmosphérique entre le périgée, à environ 100 milles (160 km), et l'apogée, à environ 160 milles (260 km). Cooper tenta plusieurs fois de l'éjecter, mais le ballon ne sortit pas.

Lors de la septième orbite, alors qu'il réalisait des expériences de radiation, Cooper dépassa le record orbital de Schirra. Après dix heures de vol, la station de poursuite de Zanzibar lui communiqua qu'il était autorisé pour 17 orbites. Il faisait le tour de la Terre toutes les 88 minutes 45 secondes, avec une inclinaison de 32,55 degrés par rapport à l'équateur.

La moisson d'observations fut remarquable. Cooper rapporta pouvoir distinguer des routes, des rivières, de petits villages et même des maisons isolées lorsque l'éclairage et l'arrière-plan étaient favorables, une affirmation que confirmeraient plus tard les équipages à deux de Gemini, dont l'un incluait Cooper lui-même. Lors de la neuvième orbite, sans sommeil, il prit certaines des meilleures photographies du vol : les hauts plateaux du Tibet et l'Himalaya. Lors de la seizième, déjà de nuit, il fit tanguer le vaisseau pour suivre lentement le plan de l'écliptique et observa par le hublot la lumière zodiacale et la couche de luminescence nocturne, qu'il photographia de Zanzibar jusqu'à l'île Canton en traversant le côté nocturne ; les images sortirent surexposées, mais conservaient des données précieuses. Il obtint en outre des photographies du nord de l'Afrique, de la péninsule arabique, de l'est de l'Inde, de la Birmanie et de la région himalayenne, ainsi que quelques-unes du Pacifique et de l'océan Indien. Les conditions météorologiques mondiales durant le vol furent extrêmement favorables, la plupart des régions survolées étant dominées par des zones de hautes pressions — lors des trois vols précédents, seuls le Sahara occidental et le sud-ouest des États-Unis avaient été de manière fiable dégagés —, bien que la brume et la pollution atmosphérique l'aient empêché de voir Los Angeles et Calcutta malgré leur survol.

Au début de l'orbite 17, en survolant Cap Canaveral, Cooper transmit au contrôle de mission des images de télévision en noir et blanc à balayage lent. L'image montrait une silhouette fantomatique de l'astronaute, où l'on distinguait à peine le casque et les tuyaux : c'était la première fois qu'un astronaute américain envoyait des images de télévision depuis l'espace. Lors des orbites 17 et 18, il prit des photographies météorologiques en infrarouge et des images du limbe terrestre avec la Lune se couchant, et reprit les mesures de radiation au compteur Geiger. Il chanta pendant les orbites 18 et 19 et s'émerveilla de la verdure de la Terre. Les trente heures de vol approchaient.

La période de repos prévue s'étendait de la neuvième à la treizième orbite. Cooper dîna d'une purée de bœuf rôti en poudre avec de l'eau, photographia l'Asie et fit son rapport sur l'état du vaisseau, mais n'avait pas sommeil et profita de la neuvième orbite pour photographier. Il dormit de façon intermittente pendant les six heures suivantes, entre les orbites 10 et 13, se réveillant de temps à autre pour prendre d'autres photographies, enregistrer des rapports d'état et réajuster le contrôle de température de sa combinaison, qui le réchauffait ou le refroidissait excessivement. Au fil du vol, il fit plusieurs siestes d'environ une heure chacune et souffrit d'une certaine gêne due à la pression de la combinaison sur les genoux, qu'il soulagea en remontant légèrement les pieds.

La nourriture fut le point faible. Cooper eut à peine de l'appétit et ne mangea que parce que c'était programmé. Les récipients alimentaires et le distributeur d'eau se révélèrent peu maniables, et il ne parvint pas à préparer correctement les sachets d'aliments lyophilisés, si bien qu'il se limita à des aliments en cubes et à des bouchées en une fois ; les cubes lui parurent en grande partie immangeables, ce qui contribua à ce qu'il mange peu. Il n'eut aucune difficulté à uriner et le système de collecte fonctionna bien, bien que le transvasement de l'urine vers les sacs de stockage dans une cabine aussi étroite se soit révélé incommode. Quelque temps avant la rentrée, sur ordre, il prit un comprimé de dextroamphétamine pour garantir son état de vigilance, et rapporta n'avoir plus ressenti de sommeil pendant le reste du vol.

Lors de l'orbite 14, il fit le point sur l'état du vaisseau : l'alimentation en oxygène était suffisante et le peroxyde pour le contrôle d'attitude était à 69 % dans le réservoir automatique et à 95 % dans le réservoir manuel. Il consacra presque toute la quinzième orbite à calibrer des équipements et à synchroniser des horloges.

Le premier indice de problème apparut lors de l'orbite 19, quand s'alluma le voyant 0,05 g du vaisseau. Il s'avéra que c'était un indicateur défectueux : le vaisseau n'était pas en train de rentrer. Lors de l'orbite 20, Cooper perdit toutes les indications d'attitude. Lors de la 21e, un court-circuit se produisit sur la barre omnibus alimentant l'onduleur principal de 250 VA (115 V, 400 Hz), ce qui priva d'énergie électrique le système automatique de stabilisation et de contrôle. La panne fut donc progressive : une fausse alerte, puis la perte de la référence d'attitude, et enfin la défaillance de l'automatisme qui aurait dû orienter la capsule pour le rétrofreinage.

À ces défaillances s'ajouta une donnée gênante : Cooper remarqua que le niveau de dioxyde de carbone montait aussi bien dans la cabine que dans sa combinaison. En passant au-dessus de Zanzibar, il en fit part à Carpenter avec une phrase restée dans l'anecdotier du programme : les choses commençaient à un peu s'accumuler. Tout au long de cette séquence, il garda son calme.

Lors de l'orbite 21, John Glenn, à bord du navire de poursuite Coastal Sentry Quebec, près de Kyushu (Japon), aida Cooper à préparer une liste de vérification révisée pour le rétrofreinage : à cause des défaillances, de nombreuses étapes devraient être effectuées manuellement. Lors de ce dernier tour, seuls Hawaï et Zanzibar restaient à portée radio, mais les communications furent bonnes.

À la fin de l'orbite 21, Cooper reprit contact avec Glenn sur le Coastal Sentry Quebec. Il rapporta que le vaisseau était en attitude de rétrofreinage et qu'il la maintenait manuellement, et que la liste de vérification était complète. Glenn lui donna un compte à rebours de dix secondes. Cooper maintint le vaisseau aligné avec un angle de tangage vers le bas de 34 degrés et déclencha les rétrofusées à la main, au top. Pour piloter la manœuvre, il avait tracé des lignes sur le hublot lui permettant de rester aligné avec les constellations ; il raconta ensuite avoir utilisé sa montre-bracelet pour chronométrer l'allumage et ses propres yeux pour maintenir l'attitude.

Quinze minutes plus tard, Faith 7 amerrissait à seulement quatre milles (6 km) du navire de récupération principal, le porte-avions USS Kearsarge, à 70 milles nautiques (130 km) au sud-est de l'île Midway, dans le Pacifique. Ce fut l'amerrissage le plus précis obtenu jusqu'alors, réalisé justement sans commandes automatiques. L'amerrissage eut lieu 34 heures 19 minutes 49 secondes après le décollage. Le vaisseau se coucha momentanément sur l'eau puis se redressa de lui-même. Les hélicoptères larguèrent des nageurs de sauvetage et transmirent la demande de Cooper — officier de l'US Air Force — d'être autorisé à être hissé à bord du porte-avions de l'US Navy ; l'autorisation fut accordée. Quarante minutes plus tard, l'écoutille explosive s'ouvrait déjà sur le pont du Kearsarge et Cooper sortit de Faith 7, accueilli avec enthousiasme.

L'examen médical postérieur révéla que Cooper était légèrement déshydraté et présentait un certain degré d'hypotension orthostatique pour avoir passé une journée entière assis dans la capsule ; à part cela, aucun effet significatif du vol ne fut constaté. C'était exactement le type de donnée que la mission était venue chercher : ce qui arrive à un être humain après de longues vingt-quatre heures en apesanteur.

La reconnaissance publique fut immédiate. Le 21 mai 1963, le président John F. Kennedy remit à Cooper la NASA Distinguished Service Medal à la Maison-Blanche, et ce même jour l'astronaute s'adressa à une session conjointe du Congrès. Le lendemain, 22 mai, New York célébra les exploits de la mission et de son pilote par un défilé de confettis dans le Canyon of Heroes, sur Broadway, avec des millions de personnes dans la rue.

Après MA-9, on débattit à nouveau de l'opportunité de faire voler une mission Mercury supplémentaire. Le projet, Mercury-Atlas 10, était un vol de trois jours et 48 orbites qu'aurait piloté Alan Shepard en octobre 1963. La NASA décida finalement qu'il était temps de passer au programme Gemini et MA-10 ne vola jamais. Le programme Mercury avait rempli tous ses objectifs.

Le vol de Cooper laissa deux héritages d'ordre différent. L'un relève des données : la démonstration que la capsule et son pilote pouvaient tenir plus d'une journée en orbite, avec le suivi médical, les consommables et le comportement des systèmes mesurés tout au long de cette période. L'autre relève de la doctrine : quand l'électronique fit défaut, le vol fut sauvé parce qu'un pilote à bord était capable de la remplacer, et cette leçon — l'être humain comme système de secours, non comme passager — se transmit intégralement au programme suivant, où les équipages à deux de Gemini confirmeraient en outre les observations visuelles que Cooper avait rapportées depuis Faith 7. La capsule elle-même a survécu : Faith 7 est exposée au Space Center Houston, à Houston, au Texas.