AS-202

A metà del 1966 il programma Apollo non volava ancora con equipaggio, ma aveva già cominciato a collaudare il proprio hardware per gradi. La strategia consisteva nell'incatenare voli senza equipaggio che aggiungessero difficoltà uno per volta: prima verificare che razzo e navicella reggessero insieme, poi che la navicella sapesse tornare. AS-202 occupa il gradino in cui l'insieme smise di essere una dimostrazione strutturale per diventare un collaudo completo dei sistemi.

Il volo fu concepito esplicitamente come un'estensione di AS-201. Quella missione aveva dimostrato l'integrità strutturale dell'insieme e un rientro breve; AS-202 doveva portare il razzo più in alto e mantenere la navicella in volo il doppio del tempo, con il motore principale della navicella che si accendeva quattro volte lungo il tragitto. La differenza non era di grado: per la prima volta volavano a bordo il sistema di guida e navigazione di Apollo e il sistema elettrico a celle a combustibile del modulo di servizio, due sottosistemi senza i quali il volo con equipaggio era semplicemente impossibile.

Un dettaglio di calendario spiega una confusione frequente. Sebbene la sua numerazione suggerisca il contrario, AS-202 fu il terzo volo di prova del Saturn IB: il ritardo nella disponibilità della navicella 011 spinse il suo lancio dietro quello di AS-203, che volò nel luglio 1966 con un obiettivo molto diverso, il comportamento dell'idrogeno liquido residuo nello stadio S-IVB.

CSM-011 era, in sostanza, un modulo di comando e servizio Block I di produzione, in linea di principio in grado di trasportare un equipaggio. Le differenze rispetto alla configurazione Block I «operativa» erano tutte orientate a un volo di prova senza equipaggio e furono documentate una per una: fu installato uno scudo termico Block I di sviluppo; furono omesse le cuccette, le tute spaziali e le provviste dell'equipaggio; fu aggiunta una barra di collegamento nel punto che nelle missioni lunari avrebbe occupato il modulo lunare; fu soppressa la strumentazione biomedica; si rinunciò ad alcuni indicatori e comandi legati al pilotaggio da parte degli astronauti; furono incorporati un programmatore di controllo del modulo di comando e un sistema di riferimento d'assetto, e fu caricata strumentazione aggiuntiva di ricerca e sviluppo.

La navicella arrivò a Cape Kennedy nell'aprile 1966. Il suo peso al lancio fu di 56.900 libbre, e il veicolo spaziale completo pesava 1.312.300 libbre al momento del decollo.

Anche il Saturn IB di questa missione non era un esemplare di serie. Il veicolo SA-202 si discostava dal progetto standard su tre punti: portava strumentazione di ricerca e sviluppo, incorporava struttura di R&S nel primo stadio S-IB e montava una telecamera nell'unità di strumentazione per osservare il percorso della navicella. Gli stadi arrivarono al Cape in modo scaglionato: il secondo stadio S-IVB nel gennaio 1966, e sia il primo stadio S-IB sia l'unità di strumentazione nel febbraio 1966.

La missione prevedeva sei obiettivi primari. Il primo, dimostrare l'integrità strutturale e la compatibilità tra lanciatore e navicella e confermare i carichi di lancio. Il secondo, dimostrare le separazioni: quella dell'insieme S-IVB/unità di strumentazione/navicella rispetto allo stadio S-IB, quella della torre di fuga e della sua carenatura protettiva di ascesa, quella del modulo di comando e servizio rispetto all'S-IVB e al suo adattatore, e quella del modulo di comando rispetto al modulo di servizio. Il terzo, verificare il funzionamento dei sottosistemi del lanciatore — propulsione, guida e controllo, sistema elettrico — e della navicella: scudo termico, SPS con riaccensione multipla, guida e navigazione, controllo ambientale, comunicazioni, sistemi di controllo di reazione del modulo di comando e di quello di servizio, controllo di stabilizzazione, sistema di atterraggio e sistema elettrico. Il quarto, valutare il sistema di rilevamento delle emergenze del veicolo in configurazione a circuito chiuso. Il quinto, valutare lo scudo termico sotto un carico termico elevato in un rientro a circa 28.000 piedi al secondo. Il sesto, mettere alla prova le installazioni e le operazioni di supporto necessarie per il lancio, la conduzione della missione e il recupero del modulo di comando.

Al di sotto figurava un elenco di obiettivi dettagliati di una minuzia rivelatrice: dimostrare la riaccensione multipla dell'SPS con almeno tre accensioni di almeno tre secondi separate da intervalli di dieci secondi; determinare il rendimento del motore in un'accensione lunga di circa 200 secondi; ottenere dati sulla stabilità della combustione; verificare la protezione termica dell'astrosestante; controllare la banda S nelle modalità di telemetria e di telemetria con misurazione della distanza; e valutare l'ablatore dello scudo termico sotto un carico di 20.000 Btu per piede quadrato. La NASA registrò tutti gli obiettivi, primari e dettagliati, come raggiunti.

AS-202 accumulò un numero insolito di primati. Fu il primo volo Apollo/Saturn a utilizzare celle a combustibile nel modulo di servizio; il primo a far volare il sistema di rilevamento delle emergenze in configurazione a circuito chiuso, cioè con reale capacità di innescare un abort automatico; il primo a collaudare le comunicazioni unificate in banda S; il primo a portare il sistema di guida e navigazione di Apollo, e il primo la cui navicella fu recuperata nel Pacifico. A questo si aggiunsero una ripetizione della prova di pressione della paratia comune dello stadio S-IVB e un test di comunicazioni durante il blackout radio del rientro.

Il decollo avvenne dal complesso di lancio 34 il 25 agosto 1966, alle 12:15 ora orientale, con un azimut di lancio di 105 gradi. La fase di ascesa fu nominale. Il primo stadio bruciò per poco meno di due minuti e mezzo e portò il razzo a un'altitudine di 31,4 miglia nautiche (58,2 km), a 30,4 miglia nautiche (56,3 km) di gittata dalla rampa. Il secondo stadio si accese poi per altri sette minuti e mezzo e lasciò la navicella su una traiettoria balistica a lungo raggio — non era prevista alcuna immissione in orbita. La separazione del modulo di comando e servizio avvenne a 419,8 miglia nautiche (777,5 km) di altitudine.

L'SPS era preprogrammato per accendersi quattro volte. La prima avvenne un paio di secondi dopo la separazione dell'S-IVB e durò tre minuti e trentacinque secondi: fu quella che innalzò l'apogeo della navicella a 617,1 miglia nautiche (1.142,9 km), a 874,8 miglia nautiche (1.620,1 km) di gittata. Venticinque minuti più tardi arrivò la seconda accensione, di un minuto e ventotto secondi. Dieci secondi dopo lo spegnimento, il motore si riaccese altre due volte, tre secondi ciascuna, per verificare la sua capacità di riaccensione rapida. Quella sequenza — un'accensione lunga seguita da impulsi brevi a intervalli di dieci secondi — era esattamente ciò che richiedeva l'obiettivo dettagliato sulla riaccensione multipla, e rispondeva a una preoccupazione ben precisa: in una missione lunare, l'SPS doveva avviarsi senza guasti dopo giorni di volo, prima per entrare in orbita lunare e poi per uscirne.

Il modulo di comando entrò nell'atmosfera a 28.512 piedi al secondo (8.690 m/s). Invece di scendere in un'unica fase, eseguì un rientro a doppia immersione: scese prima fino a 36 miglia nautiche (67 km), risalì poi fino a 44 miglia nautiche (81 km) — avendo a quel punto perso 4.300 piedi al secondo (1.300 m/s) di velocità — e solo dopo continuò a scendere. Il profilo non era un capriccio: allungare la traiettoria all'interno dell'atmosfera moltiplica il tempo durante il quale lo scudo deve sopportare il calore, ed era proprio questo il punto che la missione voleva misurare, con un carico termico dell'ordine di 260 megajoule per metro quadrato. La gittata totale del volo fu di 13.900 miglia nautiche.

I paracadute principali si aprirono a 23.790 piedi (7.250 m) e il modulo di comando ammarò nel Pacifico settentrionale, alle coordinate 16°7' N, 168°54' E, a 205 miglia nautiche (380 km) dal punto di atterraggio previsto e a circa 230 miglia nautiche (430 km) a sud-est dell'isola Wake. L'ammaraggio avvenne all'1:48 del pomeriggio ora orientale, portando la missione a un totale di un'ora e trentatré minuti di volo. La dispersione rispetto al bersaglio costrinse la portaerei USS Hornet a navigare per otto ore e mezza fino alla capsula, che fu issata a bordo alle 22:10 ora orientale dello stesso 25 agosto 1966.

AS-202 fu una delle tre missioni Apollo senza equipaggio — insieme ad Apollo 4 e Apollo 6 — che ottennero sequenze ravvicinate della separazione degli stadi di un razzo Saturn. La tecnica derivava dal Saturn I: telecamere eiettabili montate sul veicolo, che si staccavano e venivano poi recuperate. Su AS-202 la telecamera si trovava sul primo stadio S-IB, rivolta in avanti, e filmò il secondo stadio S-IVB — della serie 200 — allontanarsi e accendere il suo unico motore J-2. La versione dello stadio si riconosce dal dettaglio dei motori di assestamento: la serie 200 ne sparava tre, mentre la serie 500 che volò sul Saturn V ne portava solo due. Quel filmato è diventato immagine d'archivio abituale nei documentari sui voli con equipaggio — fu utilizzato nel documentario Apollo 11 — e viene spesso attribuito per errore a missioni con equipaggio.

Il risultato di AS-202 ebbe un effetto immediato sul calendario del programma: con lo scudo termico validato per un rientro dall'orbita terrestre bassa, la guida e la navigazione collaudate in volo, le celle a combustibile operative e il sistema di rilevamento delle emergenze testato in configurazione a circuito chiuso, la NASA ritenne che sia la navicella Block I sia il Saturn IB fossero in condizione di portare uomini in orbita nella missione successiva, AS-204. Quella missione è quella che la storia conosce come Apollo 1.

Il modulo di comando della missione ebbe una seconda vita pubblica: fu esposto nel padiglione degli Stati Uniti all'Expo 67 di Montréal e oggi è conservato a bordo della portaerei USS Hornet, aperta al pubblico come USS Hornet Museum ad Alameda, in California, proprio la nave che lo recuperò dall'acqua.