Mercury-Redstone 3

Le programme Mercury est né avec un objectif affiché dès le départ : placer un astronaute en orbite autour de la Terre et le ramener vivant. Les vols suborbitaux avec la fusée Redstone n'étaient pas une fin en soi, mais l'étape préalable, le moyen de vérifier avec un vecteur modeste ce qu'il faudrait ensuite confier à l'Atlas. Dans ce schéma, MR-3 était le premier vol habité d'une séquence qui se préparait déjà depuis des années.

La séquence se brisa le 12 avril 1961. Ce jour-là, l'Union soviétique lança Youri Gagarine à bord de Vostok 1 et accomplit une orbite complète autour de la Terre. Le premier être humain dans l'espace n'était pas américain, et ce ne serait pas non plus le premier à orbiter. Lorsque MR-3 décolla trois semaines plus tard, la comparaison s'imposait d'elle-même : quinze minutes d'arc balistique face à un tour complet de la planète. Une bonne partie de l'histoire ultérieure du programme — et de l'engagement lunaire qui suivit quelques semaines plus tard — s'explique par cet écart entre ce qu'on pouvait faire et ce que le rival avait déjà fait.

Le vaisseau destiné à MR-3, la capsule Mercury numéro 7 sortie des usines McDonnell, arriva à Cap Canaveral le 9 décembre 1960. On espérait au départ un lancement peu après sa livraison, mais l'examen du vaisseau montra qu'il nécessitait un travail de développement et d'essais bien plus long que prévu avant de pouvoir être jugé sûr pour transporter une personne. Cette capsule précise étant réservée depuis l'été pour le premier vol habité, la décision fut d'attendre qu'elle soit prête plutôt que de la remplacer par une autre : la date envisagée fut repoussée au 6 mars.

Le lanceur suivit un parcours tout aussi mouvementé. Le Redstone initialement prévu pour la mission, l'unité numéro 3, était arrivé au Cap début décembre, mais fut finalement utilisé pour le vol d'essai MR-1A du 19 décembre. Son remplaçant, le Redstone numéro 7, n'arriva que fin mars, alors que la mission avait déjà été reportée pour une raison différente et plus sérieuse.

Fin 1960, l'inquiétude grandissait quant à la fiabilité du Redstone comme lanceur habité, et le vol MR-2 la confirma. Cette mission emportait à son bord le chimpanzé Ham et connut des problèmes techniques pendant l'ascension qui poussèrent le vaisseau plus haut, plus loin et plus vite que prévu. Le vol dura deux minutes de plus que prévu et la rentrée soumit l'animal à 14,7 g au lieu des environ 12 g calculés. L'amerrissage eut lieu à soixante milles du navire de récupération le plus proche, et il fallut plus de deux heures et demie avant qu'un hélicoptère puisse hisser la capsule, qui était alors sur le point de couler.

Fort de ce précédent, la NASA n'était pas disposée à lancer MR-3 sans travail de développement supplémentaire. Fin février, sept modifications importantes du lanceur restaient encore à vérifier en vol. Un vol d'essai supplémentaire fut ajouté au calendrier, MR-BD — pour « Booster Development », initialement désigné MR-2A —, qui décolla le 28 mars. Ce vol repoussa MR-3 d'un mois supplémentaire, jusqu'au 25 avril, mais se révéla pratiquement parfait et dégagea la voie : la mission habitée pouvait se poursuivre sans autre retard significatif du côté de la fusée.

Vue depuis aujourd'hui, la chaîne MR-2 → MR-BD → MR-3 est le meilleur argument en faveur des vols sans pilote du programme. La frayeur de Ham ne fut pas une anecdote amusante avec un chimpanzé : ce fut l'avertissement qui évita qu'un pilote humain ne vole sur un vecteur comportant sept corrections non vérifiées.

Le pilote de MR-3 avait été désigné plusieurs mois auparavant, début janvier, et la décision revint à Robert R. Gilruth, responsable du programme. Gilruth choisit Alan Shepard, de la Marine, comme pilote principal, et désigna comme suppléants John Glenn, du Corps des Marines, et Gus Grissom, de l'Armée de l'air. Le reste des Mercury Seven continua de s'entraîner pour les missions suivantes.

Les trois noms furent annoncés à la presse le 22 février sans préciser lequel des trois volerait. Gilruth voulait garder ses options ouvertes au cas où un changement de dernière minute serait nécessaire, si bien que le nom de Shepard ne fut rendu public qu'après l'annulation de la première tentative de lancement. Le jour du vol, Glenn fit office de suppléant de Shepard, tandis que Grissom concentrait sa préparation sur MR-4, le vol suborbital suivant.

Shepard baptisa sa capsule Freedom 7. Son raisonnement était celui d'un pilote d'essai : les aviateurs ont toujours donné un nom à leurs appareils, c'est une tradition, et il ne lui vint pas à l'idée de ne pas le faire. Il consulta sa femme Louise, son suppléant John Glenn et Gilruth à ce sujet, et tous approuvèrent.

Le « 7 » final resta associé aux sept astronautes du premier groupe, bien que certaines sources le rattachent au fait que le vaisseau était le modèle numéro 7 de McDonnell. Quelle qu'en soit l'origine, ce geste établit un double précédent que suivirent tous les équipages Mercury : donner un nom au vaisseau et le terminer par sept.

La première tentative de lancement eut lieu le 2 mai 1961 et fut annulée pour cause de météo deux heures et vingt minutes avant l'heure prévue, alors que Shepard, déjà revêtu de sa combinaison, attendait dans un hangar. Le vol fut reprogrammé deux jours plus tard, puis reporté d'une journée supplémentaire en raison de conditions météorologiques défavorables, jusqu'au 5 mai, avec une heure de lancement fixée à 7 h 20 du matin.

Le compte à rebours débuta à 20 h 30 la veille au soir. Shepard prit un petit-déjeuner composé de steak, d'œufs, de toasts, de café et de jus d'orange : un menu qui allait devenir une tradition pour les matins de lancement. Il entra dans le vaisseau à 5 h 15, un peu plus de deux heures avant l'heure prévue. À 7 h 05, le compte à rebours fut suspendu pendant une heure pour laisser le temps à la nébulosité de se dissiper — une bonne visibilité était essentielle pour les photographies de la Terre — et pour réparer une unité d'alimentation électrique. Peu après la reprise, il fallut l'arrêter à nouveau pour redémarrer un ordinateur du Goddard Space Flight Center.

Les arrêts imprévus totalisèrent un peu plus de deux heures et demie, ce qui porta à près de trois heures le temps que Shepard passa allongé sur le dos à l'intérieur de la capsule. C'est de là que vient l'un des épisodes les plus cités du vol : comme la mission devait durer moins de vingt minutes, personne n'avait prévu de dispositif de collecte d'urine, et Shepard signala au blockhaus que le besoin devenait urgent. Le faire sortir aurait exigé de remonter la salle blanche et de démonter l'écoutille boulonnée ; il annonça donc qu'il urinerait dans sa combinaison ; comme on lui objectait que cela court-circuiterait les électrodes médicales, il répondit de couper le courant. Ce fut fait. La position fit que le liquide s'accumula sous son dos, et l'oxygène qui circulait dans la combinaison finit par l'assécher. Après le vol, la combinaison Mercury fut modifiée et dotée d'un dispositif de collecte des déchets liquides.

Mercury-Redstone 3 décolla finalement à 9 h 34 du matin, devant une audience télévisée estimée à 45 millions de personnes rien qu'aux États-Unis. Le Redstone se comporta bien pendant la phase propulsée, avec quelques vibrations, et l'extinction du moteur resta dans les limites spécifiées, deux minutes et 22 secondes après le décollage. Juste avant l'extinction, Shepard subit une accélération maximale de 6,3 g. La vitesse de Freedom 7 par rapport à l'espace fut de 5 134 milles par heure (8 262 km/h), très proche de la valeur planifiée ; la chronologie officielle de la NASA indique une vitesse maximale de vol de 5 180 milles par heure (8 340 km/h).

Une fois le moteur éteint, la tour de sauvetage fut larguée. Dix secondes plus tard survint la séparation de la capsule : les boulons explosifs de l'anneau Marman qui la reliait à la fusée détonèrent et les rétrofusées posigrades l'écartèrent du vecteur épuisé. Le système automatique de stabilisation amortit les mouvements résiduels et fit pivoter le vaisseau de 180 degrés en lacet, plaçant les rétrofusées vers l'avant et le bouclier thermique orienté pour la rentrée.

Le système de contrôle manuel de la Mercury était délibérément redondant : il utilisait un jeu de tuyères distinct de celui du système automatique et disposait de son propre réservoir de carburant ; une fois activé, le manche à trois axes ouvrait les vannes proportionnellement à son déplacement. Le système pouvait être activé axe par axe, les autres restant sous la responsabilité du pilote automatique.

Shepard prit le contrôle par étapes. D'abord le tangage : il réorienta le vaisseau depuis l'attitude de croisière, nez incliné de quatorze degrés vers le bas, jusqu'à l'attitude de rétrofusée de trente-quatre degrés, avant de revenir à la position initiale. Il ajouta ensuite le lacet, déplaçant le vaisseau vers la gauche puis le ramenant vers la droite pour l'aligner. Enfin, il prit également le roulis, le vérifia et rétablit la position normale. Les trois axes en main, sa conclusion fut que la réponse du vaisseau ressemblait beaucoup à celle du simulateur sur lequel il s'était entraîné, à une différence notable près : en vol, il n'entendait pas le déclenchement des tuyères, ce qu'il percevait pourtant au sol, car le bruit de fond le masquait.

La tâche suivante consistait à observer le sol. Le vaisseau de Shepard, une version précoce de la capsule Mercury, comportait deux petits hublots ronds, un de chaque côté, mais son principal moyen d'observation était un périscope qui sortait par le fond de la coque, sous ses pieds. Le périscope permettait un champ large à faible grossissement ou un champ étroit à fort grossissement, ainsi que différents filtres optiques sélectionnables en tournant une molette.

Pendant la longue attente sur le pas de tir, Shepard avait mis en place un filtre gris moyen pour réduire l'éblouissement du soleil et n'eut pas le temps de le retirer avant le décollage. En vol, il découvrit qu'en tendant la main vers la molette du filtre, le poignet de sa combinaison frôlait le levier d'activation manuelle du système d'éjection situé à sa gauche. Bien que la tour de sauvetage se fût larguée depuis un moment déjà, il préféra ne pas prendre de risque et laissa le filtre en place pour le reste du vol. Le gris délavait les couleurs, mais il n'eut malgré tout aucune difficulté à distinguer les masses continentales des nuages : il identifia la côte est de la Floride, le lac Okeechobee et l'île d'Andros, la plus grande des Bahamas, tandis que la nébulosité l'empêchait de reconnaître d'autres îles de l'archipel.

Alors qu'il pilotait à la main en utilisant le périscope plutôt que les instruments du tableau de bord comme référence d'attitude, Shepard maintint bien le roulis et le lacet, mais laissa dériver le tangage sans s'en apercevoir. Près du point le plus haut de l'arc, le voyant annonçant la séquence de rétrofusée s'alluma : les trois rétrofusées devaient se déclencher à cinq secondes d'intervalle, chacune brûlant pendant dix secondes. Shepard commença à abaisser le nez vers les trente-quatre degrés de l'attitude de rétrofusée, mais n'avait atteint qu'environ quatorze degrés lors du déclenchement de la première ; il atteignit environ vingt-cinq degrés à temps pour la deuxième et la troisième.

Sur un vol suborbital, cet écart n'était pas critique : la trajectoire menait de toute façon à la rentrée, et la différence d'attitude modifiait à peine le point d'amerrissage. Ce qui était testé, c'était la capacité du pilote à contrôler manuellement l'attitude pendant la rétrofusée, d'où l'intérêt de l'analyse qui suivit. Lors du premier débriefing après le vol, Shepard supposa qu'il s'était trompé de référence, mais l'explication était autre : l'indicateur de tangage de ce vaisseau était à l'origine réglé de sorte que sa position de référence pour la rétrofusée — celle de « neuf heures » — correspondait à quarante-trois degrés de nez vers le bas, et non aux trente-quatre degrés adoptés par la suite. Shepard avait délibérément compensé en croyant que l'ancien réglage était toujours en vigueur, alors qu'en réalité l'indicateur avait déjà été corrigé sans que personne ne l'en informe.

Juste après la rétrofusée, Shepard passa en mode « fly-by-wire », dans lequel les mouvements du manche déclenchaient électriquement les tuyères du système automatique au lieu d'ouvrir proportionnellement celles du système manuel. Peu après, le module de rétrofusées, fixé sur le bouclier thermique par des sangles et toujours largué avant la rentrée, se détacha. Shepard entendit le bruit et vit passer l'une des sangles devant le hublot, mais le voyant de confirmation ne s'alluma pas. Deke Slayton, un autre astronaute Mercury, qui faisait office de capsule communicator (CAPCOM) au centre de contrôle, lui confirma que le module s'était bien détaché, et Shepard actionna la commande manuelle du système d'éjection pour forcer l'allumage du voyant. L'analyse ultérieure situa la cause dans les charges pyrotechniques qui libéraient le module : lors de leur déclenchement, elles absorbaient tant de courant que la chute de tension réinitialisait le minuteur chargé d'allumer ce voyant. Les charges furent modifiées pour les missions suivantes.

Shepard décrivit le fly-by-wire comme souple et donnant une sensation de contrôle total sur le vaisseau. Il laissa brièvement les systèmes automatiques le réorienter pour la rentrée, reprit le contrôle et le conserva tandis que les forces g montaient jusqu'au pic de 11,6 g ; une fois le vaisseau stabilisé, il rendit la main au système automatique. La descente fut plus rapide que prévu, mais les parachutes se déployèrent comme prévu : celui de freinage à 21 000 pieds (6,4 km) et le principal à 10 000 pieds (3,0 km).

L'amerrissage eut un impact comparable à celui d'un chasseur à réaction se posant sur un porte-avions. Freedom 7 s'inclina d'environ soixante degrés sur son flanc droit sans signe d'entrée d'eau et se redressa d'elle-même au bout d'une minute ; Shepard put informer les avions survolant la zone qu'il allait bien et était prêt pour la récupération. L'hélicoptère arriva quelques minutes plus tard et, après un bref problème avec l'antenne du vaisseau, souleva partiellement la capsule hors de l'eau pour que le pilote puisse sortir par l'écoutille principale. Shepard se glissa dans le harnais de levage et monta à bord de l'hélicoptère, qui transporta l'astronaute et son vaisseau jusqu'à l'USS Lake Champlain. L'ensemble de la récupération, depuis l'impact jusqu'à l'arrivée sur le pont, dura onze minutes. La chronologie officielle de la NASA souligna elle-même que les opérations de récupération avaient été parfaites : les hélicoptères suivirent la descente à vue, le contact avec le pilote fut établi deux minutes après l'impact, et le vaisseau ne subit aucun dommage.

Le vol dura 15 minutes et 22 secondes, avec environ cinq minutes d'apesanteur. Le vaisseau parcourut 302 milles terrestres (486 km) depuis le point de lancement et atteignit une altitude de 116,5 milles (187,5 km) ; en unités nautiques, 101,2 milles d'altitude et 263,1 de portée. L'amerrissage eut lieu par 27,23° N, 75,88° O. L'accélération maximale à l'ascension fut de 6,3 g, et à la rentrée Shepard subit un peu moins de 12 g selon la chronologie officielle, avec un pic de 11,6 g dans le récit du vol. La vitesse maximale fut enregistrée à 5 180 milles par heure (8 340 km/h).

La mission fut suivie en direct à la télévision dans un pays qui digérait encore, trois semaines plus tard, le vol de Gagarine. Le 8 mai, trois jours après l'amerrissage, le président John F. Kennedy remit à Shepard la Distinguished Service Medal de la NASA lors d'une cérémonie à la Maison-Blanche ; Shepard s'y rendit avec sa femme Louise. Pour ce vol, il reçut également la Distinguished Service Medal de la Marine.

Le 25 mai, vingt jours après MR-3, Kennedy s'adressa au Congrès avec un message appelant à un programme spatial considérablement accéléré, autour d'un objectif national à long terme : envoyer un homme sur la Lune et le ramener sain et sauf sur Terre. Ce discours ne fut pas une conséquence mécanique de quinze minutes de vol suborbital, mais il intervint alors que le pays venait de constater que son premier astronaute avait volé et était revenu. La séquence — Vostok 1, Freedom 7, l'engagement lunaire — explique une bonne partie de la décennie suivante.

En 2017 fut célébré le premier National Astronaut Day, le 5 mai, en mémoire de ce vol.

Le résultat technique fut sans équivoque : le premier vol suborbital habité de Mercury fut un succès, et Shepard arriva sur le pont en excellent état. Les conclusions furent rassemblées lors de la conférence sur les résultats du premier vol suborbital habité américain, tenue le 6 juin 1961.

Les changements concrets furent mineurs et très pratiques, ce qui est exactement ce qu'on attend d'un premier vol réussi : les charges pyrotechniques de largage du module de rétrofusées furent repensées pour que leur consommation de courant ne réinitialise plus le minuteur du voyant de confirmation ; un dispositif de collecte d'urine fut ajouté à la combinaison ; et le décalage entre l'indicateur de tangage et l'attitude de rétrofusée adoptée fut documenté, un problème de communication interne plutôt que d'ingénierie. Dans le même temps, la mission valida l'essentiel : le système de contrôle d'attitude fonctionna bien, avec peu de fuites au niveau des tuyères, et la rentrée ainsi que l'atterrissage se déroulèrent sans difficulté.

Surtout, MR-3 leva le doute de fond. Un pilote pouvait travailler en apesanteur, contrôler manuellement le vaisseau sur trois axes, observer et décrire ce qu'il voyait, et supporter l'ascension et la rentrée sans affaiblissement. Cette question résolue, la mission suborbitale suivante, MR-4 de Gus Grissom, put voler en juillet, et le programme se concentra alors sur le saut orbital avec l'Atlas, qui viendrait avec Mercury-Atlas 6.

Les ingénieurs examinèrent la capsule après sa récupération et la trouvèrent en si bon état qu'ils estimèrent qu'elle aurait pu être relancée sans problème. La NASA la remit à la Smithsonian Institution. Elle fut exposée à l'Académie navale d'Annapolis (Maryland) jusqu'en 2012, puis passa à la bibliothèque John F. Kennedy de Boston et, depuis le 5 mai 2021, soixantième anniversaire du premier Américain dans l'espace, elle est exposée au Steven F. Udvar-Hazy Center de Chantilly (Virginie). Elle est aujourd'hui conservée au National Air and Space Museum de Washington.

Shepard resta lié au programme : il fut CAPCOM lors du vol orbital de John Glenn (Mercury-Atlas 6) et de celui de Scott Carpenter (Mercury-Atlas 7), pilote suppléant de Gordon Cooper pour Mercury-Atlas 9, et fut affecté à Mercury-Atlas 10, une mission de trois jours qu'il baptisa Freedom 7 II et qui ne fut finalement jamais réalisée.