Mercury-Redstone BD

Début 1961, le programme Mercury habité dépendait entièrement du Redstone. Ce n'était pas une machine nouvelle : il provenait du missile balistique de l'Armée de terre et du premier étage du Jupiter-C, avec des réservoirs allongés pour emporter assez d'ergol et le moteur Rocketdyne A-7 du Redstone militaire à la place de celui que l'Armée retirait du service. Sur cette base, un travail minutieux de qualification pour le vol habité avait été mené : le guidage inertiel ST-80 avait été remplacé par le pilote automatique LEV-3, plus simple et donc plus fiable ; une bouteille d'azote pour la pressurisation et un réservoir supplémentaire de peroxyde d'hydrogène pour alimenter la turbopompe pendant une combustion plus longue avaient été ajoutés ; des déflecteurs de jet de haute qualité avaient été exigés car l'alcool et la durée de combustion érodaient le graphite ; et surtout, un système automatique de détection d'abandon en vol avait été intégré, surveillant le pilotage, la poussée et l'alimentation électrique, et qui, en cas d'anomalie, coupait le moteur et déclenchait la tour de sauvetage de la capsule. Même le système de sécurité de portée avait été retouché, avec un délai de trois secondes entre la coupure du moteur et la destruction du véhicule pour laisser le temps à la tour d'emporter le vaisseau.

Le résultat était paradoxal : à force de le modifier, la NASA n'utilisait pas un lanceur éprouvé mais, en pratique, un lanceur neuf, sans le soutien direct des données de vol accumulées par les Redstone et Jupiter-C précédents. Et les trois premiers vols Mercury-Redstone le démontrèrent. Le premier ne bougea presque pas du pas de tir. Mercury-Redstone 1A et Mercury-Redstone 2 volèrent, mais tous deux sur-accélérèrent : le premier à cause d'un accéléromètre défectueux, le second à cause d'un régulateur d'oxygène liquide qui suralimenta le moteur et avança la fin de la poussée. Sur MR-2, le vol du chimpanzé Ham, cet enchaînement d'événements se termina par un abandon non désiré, avec le déclenchement de la tour de sauvetage et la capsule retombant bien plus loin que prévu.

Le 24 mars 1961, la chronologie officielle du programme le résume sans détour : après avoir analysé le comportement du lanceur lors de MR-1A et MR-2, les responsables du Marshall Space Flight Center et du Space Task Group estimaient qu'il existait une série de problèmes à corriger avant l'arrivée du vol habité. La liste était précise — vibration des déflecteurs de jet, vibration du compartiment d'instrumentation, défaillance du système de régulation de poussée et quelques autres points nécessitant de l'attention — et les solutions avaient été étudiées et formulées dans les bureaux d'ingénierie. Ce qui manquait, c'était la preuve en vol. Il fut jugé nécessaire de voler pour vérifier les corrections, et c'est ainsi que fut programmé puis effectué le vol de développement du lanceur.

La décision ne fut pas unanime. Von Braun ajouta MR-BD au calendrier entre MR-2 et MR-3 malgré les protestations de ceux qui estimaient que les problèmes de MR-2 avaient déjà été identifiés et corrigés sans difficulté ; parmi eux se trouvait Alan Shepard lui-même, qui était celui qui avait le plus à gagner d'une avance du vol habité. Von Braun resta inflexible : le Redstone ne pourrait être considéré apte à emporter une personne que lorsqu'il aurait effectué un vol parfait, et les performances du lanceur lors de MR-1A et de MR-2 n'avaient pas atteint un niveau acceptable pour transporter un passager humain. Avec le recul, cette discussion résume deux écoles de l'ingénierie du vol : celle qui fait confiance au diagnostic et celle qui ne fait confiance qu'à la démonstration.

Les objectifs de test publiés pour MR-BD sont d'une brièveté révélatrice : étudier les corrections apportées aux problèmes du lanceur découlant du vol MR-2, énumérés comme suit : rétroaction structurelle sur le système de commande produisant le « claquement » des déflecteurs, vibration du compartiment d'instruments et mauvais fonctionnement de la régulation de poussée. Tout le vol existait pour répondre à ces trois points.

La cause des sur-accélérations précédentes fut localisée dans une servovalve qui ne régulait pas correctement le débit de peroxyde d'hydrogène vers le générateur de vapeur et qui, en conséquence, faisait travailler les pompes d'ergol au-delà de leur régime normal. Sur MR-BD et sur les Mercury-Redstone suivants, le régulateur de poussée et l'intégrateur de vitesse furent modifiés pour empêcher le lanceur de dépasser à nouveau la limite de vitesse. Des modifications furent également introduites pour éviter que la coupure du moteur ne se produise par épuisement de l'ergol plutôt que par un signal programmé, ce qui était précisément la séquence qui, sur MR-2, avait débouché sur un abandon involontaire et le déclenchement du système d'évacuation.

Le troisième front était structurel. La section supérieure du Redstone allongé subissait des vibrations harmoniques induites par la charge aérodynamique. La réponse consista à ajouter quatre raidisseurs à la section de lest et à appliquer environ 210 livres (95 kg) d'isolation à la peau intérieure de la partie haute du compartiment d'instruments du Mercury-Redstone. Ce n'était pas une solution élégante — il s'agissait, pour l'essentiel, de rigidifier et d'amortir — mais elle s'attaquait au phénomène là où il se manifestait.

MR-BD n'emportait pas de vaisseau Mercury opérationnel. La charge était une maquette structurelle (boilerplate), avec une tour de sauvetage inerte ; elle n'emportait pas non plus de module rétrofusées ni de fusées de séparation positive. La raison en est que le vol ne testait pas le vaisseau : il testait le lanceur. Tout système de la capsule qui aurait fonctionné à bord aurait ajouté des variables sans apporter d'information sur ce que l'on voulait mesurer. Pour la même raison, il n'y avait aucune intention de séparer le lanceur de la maquette.

La préparation suivit le rythme habituel du programme durant ces semaines-là. Le 7 mars 1961, le lanceur Redstone numéro 5 fut livré à Cap Canaveral pour le vol de développement du lanceur, le même jour où arrivait le vaisseau numéro 11 destiné au vol habité de Grissom. Le 20 mars 1961, le Marshall Space Flight Center transmit au Space Task Group et aux autres organisations concernées les données de trajectoire du test, avec une description de son objectif qui ne prêtait à aucune interprétation : fournir une vérification finale du système du lanceur avant les vols suborbitaux habités.

Le décollage eut lieu à 0 h 30, heure de l'Est, depuis le complexe de lancement 5 de la base de l'Armée de l'air à Cap Canaveral. La mission dura huit minutes et vingt-trois secondes. L'ensemble atteignit un apogée de 113,5 milles (182,7 km) et parcourut 307 milles (494 km) de portée, avec une vitesse maximale de 5 123 mph (8 245 km/h), une pression dynamique maximale de 580 psf et une charge maximale de 11 g.

Le lanceur et la maquette retombèrent ensemble, comme prévu, à 307 milles (494 km) du point de lancement, cinq milles (8 km) avant l'endroit prévu, et coulèrent dans l'Atlantique après le déclenchement d'une bombe sofar durant la descente. Les performances du lanceur furent excellentes, à la seule réserve d'une certaine vibration dans la zone de l'adaptateur, c'est-à-dire précisément le tronçon qui avait motivé les raidisseurs et l'isolation. La correction avait réduit le problème sans l'éliminer complètement.

L'évaluation officielle fut catégorique : tous les objectifs du test furent atteints et, en conséquence de ce test, le lanceur fut qualifié pour le vol habité lors des missions suborbitales prévues. George Low en informa l'administrateur de la NASA dans une note du 27 mars 1961, trois jours après le vol, et l'état du programme fut consigné dans le rapport trimestriel du Space Task Group correspondant à la période close le 30 avril 1961. La mission est enregistrée comme pleinement réussie.

Il convient de mesurer ce que cela signifiait dans le calendrier. Ces mêmes semaines furent les pires du programme sur le plan des essais : le 18 mars 1961, six jours avant MR-BD, le vol Little Joe 5A avait de nouveau échoué à cause du déclenchement prématuré de la tour de sauvetage, reproduisant presque exactement le problème de novembre 1960 et laissant ses objectifs non atteints. Dans ce contexte, un vol qui se déroule exactement comme prévu a une valeur qui va au-delà des données : il rétablit la confiance.

Le lanceur étant qualifié, la mission suivante du calendrier pouvait déjà être la mission habitée. Mercury-Redstone 3 fut lancé le 5 mai 1961 avec Alan Shepard à bord, et ses objectifs de test — familiariser l'homme avec une expérience complète de vol spatial, évaluer sa capacité à agir comme une unité fonctionnelle, étudier ses réactions physiologiques et récupérer l'astronaute et le vaisseau — étaient déjà ceux d'un vol d'exploration humaine, et non ceux d'un essai de machine. Mercury-Redstone 4, avec Grissom, suivit le 21 juin 1961.

MR-BD laissa également un héritage moins visible. Les trois vols Mercury-Redstone non habités avaient montré des niveaux élevés de vibration et de flexion structurelle dans la zone de l'adaptateur, si bien que le lanceur de Shepard reçut 340 livres de plastique chargé de plomb dans la section de l'adaptateur, ainsi que des renforts et des raidisseurs supplémentaires. Comme Shepard ressentit malgré tout une vibration appréciable pendant l'ascension, le lanceur de Grissom emporta encore davantage de lest. La chaîne de corrections qui commence avec l'analyse de MR-2 et passe par MR-BD ne se referma pas avec le vol de mars : elle continua d'être ajustée vol après vol.

MR-BD eut une lecture curieuse en Union soviétique, où il fut interprété comme un échec. Dans ses journaux, Nikolaï Kamanine nota que, le 24 mars, les Américains avaient connu un grand échec, la capsule Mercury ne s'étant pas séparée du porteur et ayant coulé dans l'océan, et il s'en servit pour renforcer l'idée qu'ils ne lanceraient pas un homme avant l'URSS. La confusion est compréhensible de l'extérieur : vu sans le plan de vol sous les yeux, un lanceur et une capsule qui tombent ensemble à la mer ressemblent à un accident. C'était exactement le contraire. L'absence de séparation faisait partie du dessin du test, et l'amerrissage conjoint fut le signal que tout s'était déroulé comme prévu.

Mercury-Redstone BD est l'exemple le plus clair d'une décision qui n'apparaît presque jamais dans les récits du programme : dépenser un lanceur et plusieurs semaines de calendrier, en pleine course à l'espace, pour ne rien tester de nouveau. Son objectif n'était pas d'élargir l'enveloppe de vol ni d'essayer une capacité inédite, mais de démontrer que des corrections déjà diagnostiquées fonctionnaient en vol. Ce fut, au sens littéral du terme, le vol qui qualifia le Redstone pour transporter des personnes, et le seul de la série qui exista uniquement par exigence de la qualification.