Gemini 2

Il Programma Gemini fu concepito come ponte tra le capsule Mercury monoposto e il programma lunare Apollo, e il suo piano di volo iniziava con due missioni senza equipaggio di qualificazione. La prima, Gemini 1, aveva dimostrato nell'aprile 1964 che l'insieme lanciatore-navicella funzionava e che la struttura reggeva l'ascesa; quella navicella non aveva uno scudo termico operativo e non era destinata a tornare. La seconda doveva rispondere alla domanda complementare e più pericolosa: se la navicella, con la sua forma a tronco di cono e il suo scudo ablativo, potesse attraversare l'atmosfera al ritorno senza distruggersi.

Per questo Gemini 2 non fu un volo orbitale. La NASA scelse un profilo balistico suborbitale, un arco alto e breve sopra l'Atlantico che, proprio perché non seguiva la discesa graduale di un'orbita, sottoponeva lo scudo termico al più alto tasso di riscaldamento possibile di tutto il programma. In termini di qualificazione, era il test più impegnativo che si potesse concepire: se lo scudo avesse resistito a quello, avrebbe resistito a qualunque rientro reale.

Gli obiettivi principali della missione, così come li riporta la cronologia ufficiale del programma, erano tre: dimostrare che la protezione termica del modulo di rientro fosse adeguata in un rientro a tasso di riscaldamento massimo, dimostrare l'integrità strutturale della navicella dal decollo al rientro, e verificare che i sistemi di bordo funzionassero in modo soddisfacente. Tra gli obiettivi secondari figuravano ottenere risultati sulle comunicazioni, sul sistema criogenico, sulla pila a combustibile e sul suo sistema di alimentazione dei reagenti, e qualificare ulteriormente il lanciatore stesso.

Il veicolo lanciatore Gemini, denominato GLV-2, era un Titan II modificato per l'uso con equipaggio. I suoi serbatoi di propellente iniziarono a essere fabbricati mediante saldatura maggiore nello stabilimento Martin di Denver nel settembre 1962, nello stesso lotto di quelli del GLV-1; uno dei serbatoi scartati in quel processo fu sostituito dal serbatoio di ossidante del secondo stadio del GLV-2, un dettaglio che illustra quanto fosse artigianale e ricca di scambi la produzione dei primi lanciatori del programma.

Il test orizzontale del GLV-2 si concluse il 17 gennaio, e prima di erigerlo nell'impianto di prova verticale fu installato sul primo stadio un kit contro l'oscillazione longitudinale, il fenomeno noto come POGO, che era stato uno dei grandi ostacoli alla qualificazione del Titan II come lanciatore con equipaggio. Sul veicolo furono inoltre eseguiti tre test non programmati prima di ritirarlo dall'impianto, tra cui un test di suscettibilità alle radiofrequenze che richiedeva di dimostrare che la pirotecnica del GLV-2 sopportava un campo elettromagnetico fino a 100 watt per metro quadrato con gli elementi pirotecnici collegati e attivi in configurazione di volo. L'ispezione del team di accettazione del veicolo si concluse il 1° maggio con il GLV-2 dichiarato accettabile; il giorno seguente fu smontato e trasferito nell'area di assemblaggio, dove tra l'11 maggio e il 13 giugno fu rimosso il motore provvisorio del primo stadio e installato il motore di volo definitivo.

Rappresentanti della Divisione Sistemi Spaziali dell'Aeronautica statunitense, della Aerospace Corporation e della NASA effettuarono l'ispezione ufficiale di uscita dalla fabbrica il 17 e 18 giugno, e la Divisione Sistemi Spaziali accettò formalmente il veicolo il 22 giugno. La consegna all'Eastern Test Range, l'ex Atlantic Missile Range, fu riprogrammata dal 22 giugno al 10 luglio, e il lanciatore fu infine trasportato per via aerea l'11 luglio. Fino a quel momento il programma procedeva con margine: il calendario di lavoro prevedeva che il GT-2 potesse volare il 24 agosto e il GT-3 il 16 novembre, con un margine di quattro settimane di ritardo per ogni missione. Ciò che accadde a partire da agosto smontò completamente quel calendario.

Il 17 agosto 1964 un violento temporale nei pressi del Complesso 19 interruppe i test del GLV-2. Diversi osservatori segnalarono un fulmine caduto sul complesso o molto vicino ad esso. Tutti i test furono sospesi per indagare a fondo su quello che nella documentazione del programma fu registrato come «l'incidente elettromagnetico».

L'ispezione, completata il 2 settembre, non trovò alcun segno fisico sul complesso, ma un numero considerevole di componenti danneggiati, la maggior parte nell'equipaggiamento aerospaziale a terra e alcuni sullo stesso GLV-2. La conclusione fu che il Complesso 19 non aveva subito un impatto diretto: il danno fu attribuito agli effetti elettromagnetici di un fulmine caduto nelle vicinanze o alle cariche statiche risultanti.

La risposta fu drastica e rivelatrice del rigore con cui si lavorava in un programma destinato a trasportare persone. Fu preparato un piano di recupero il cui obiettivo era ripristinare la fiducia in tutti i sistemi del lanciatore, nell'equipaggiamento a terra, nella strumentazione e negli impianti. Furono sostituiti tutti i componenti contenenti semiconduttori, e si decise di ripetere tutti i test come se il GLV-2 fosse appena arrivato all'Eastern Test Range. In altre parole: il veicolo tornò amministrativamente al punto di partenza.

Prima ancora che il recupero dopo il fulmine fosse terminato, iniziò la stagione degli uragani. Il 27 agosto l'uragano Cleo colpì l'area di Cape Kennedy. Il secondo stadio del GLV-2 fu smontato e custodito, l'erettore fu abbassato in posizione orizzontale e il primo stadio rimase ormeggiato in verticale. Lo stadio II fu rieretto il 1° settembre, il lanciatore fu alimentato il giorno 2, e i test di verifica funzionale dei sottosistemi iniziarono il 3 settembre.

Durarono cinque giorni. Quando le previsioni indicarono che l'uragano Dora avrebbe raggiunto Cape Kennedy, entrambi gli stadi del GLV-2 furono smontati l'8 settembre e messi al sicuro nell'edificio di assemblaggio dei missili. L'uragano Ethel minacciò poi la zona, e i due stadi rimasero nell'hangar fino al 14 settembre, quando tornarono al Complesso 19 e furono rieretti. I test di verifica funzionale, ripresi il 18 settembre, terminarono con successo il 5 ottobre.

La sfilata atlantica non era finita. L'uragano Hilda costrinse a interrompere, dopo diciassette ore, un test in mare della navicella Gemini che si stava svolgendo con l'articolo statico numero 5 e che era iniziato il 30 settembre; quel test non riguardava il lanciatore, ma mostra quanto il clima abbia condizionato tutto il lavoro di quell'autunno. E l'uragano Isbell minacciò l'area il 14 e il 15 ottobre: la sua traiettoria passò abbastanza a sud del capo da non richiedere lo smontaggio del veicolo, sebbene i test rimasero limitati.

Nel frattempo, il lavoro proseguì: il test combinato dei sistemi precedente all'aggancio della navicella si concluse il 6 ottobre sul Complesso 19, un esercizio consistente in un conto alla rovescia abbreviato e nella simulazione degli eventi del volo, con un simulatore che riproduceva le caratteristiche elettriche della navicella e il cui scopo era instaurare fiducia nel lanciatore. I test di interferenza elettro-elettrica si conclusero il 12 ottobre.

L'accumulo di fulmine e uragani sullo stesso veicolo indusse il Manned Spacecraft Center a valutare una via d'uscita radicale: proporre che il GLV-2 fosse ritirato dal Programma Gemini per i possibili effetti dell'incidente elettromagnetico del 17 agosto e dell'uragano Cleo. In tale proposta, il GLV-3 sarebbe stato sostituito per la seconda missione Gemini e il programma sarebbe stato accorciato di un volo.

Il 4 settembre 1964 la Divisione Sistemi Spaziali dell'Aeronautica statunitense, sostenuta dagli appaltatori del lanciatore, raccomandò il contrario: che il GLV-2 volasse come previsto. Dopo aver esaminato gli incidenti, i loro effetti, le azioni correttive adottate e i nuovi test eseguiti, la Divisione Sistemi Spaziali, la Martin, la Aerospace e la Aerojet-General concordarono che il veicolo dovesse volare, e la NASA accettò la raccomandazione.

Il prezzo fu il calendario. Il 29 settembre il direttore del Programma Gemini, Charles W. Mathews, presentò al comitato direttivo il nuovo piano di voli risultante dal fulmine e dalle condizioni cicloniche: GT-2 il 17 novembre, GT-3 il 30 gennaio 1965 e GT-4 il 12 aprile, con intervalli di tre mesi tra GT-4 e GT-7 e di due mesi e mezzo per il resto del programma. Nella stessa riunione si decise di rimuovere la pila a combustibile dal GT-4 e sostituirla con batterie, e di far volare sul GT-2 versioni precedenti della pila per acquisire esperienza di volo con quel componente. Quella decisione, presa a settembre, spiegherebbe l'unico obiettivo che la missione non riuscì a raggiungere.

Numerosi test a terra furono eseguiti sulla navicella Gemini 2 e sul suo Titan nel novembre 1964. Il 24 novembre il GT-2 completò con successo il Wet Mock Simulated Launch, un esercizio di conto alla rovescia in scala reale che includeva il caricamento dei propellenti. Sebbene il volo dovesse essere senza equipaggio, l'occasione fu sfruttata per provare le procedure di vestizione dell'equipaggio e di ingresso e uscita dalla navicella: l'equipaggio titolare di Gemini 3 indossò le tute a pressione e la strumentazione biomedica completa, assistito dal suo equipaggio di riserva e dal personale aeromedico e di bio-strumentazione che avrebbe partecipato all'operazione di lancio del GT-3. Da quel test scaturì una decisione pratica: tutte le visite mediche, il posizionamento dei sensori di bio-strumentazione e la vestizione delle tute si sarebbero svolti da allora nella sala di preparazione dei piloti del Complesso di Lancio 16.

Il conto alla rovescia del GT-2 iniziò il 9 dicembre 1964 alle 4:00 del mattino, ora della costa orientale, e procedette normalmente, con brevi arresti, fino a circa un secondo dopo l'accensione dei motori. In quell'istante, un segnale di arresto proveniente dal complesso master di controllo delle operazioni terminò il tentativo di lancio.

La sequenza del guasto fu la seguente: una perdita di pressione idraulica nel sistema primario di guida e controllo del primo stadio del lanciatore provocò una commutazione automatica al sistema secondario. Durante i 3,2 secondi di trattenuta a terra che seguono l'ordine di accensione, questa commutazione era strumentata come un ordine di arresto, per cui il complesso master di controllo delle operazioni annullò il lancio. Fu il sistema di rilevamento dei guasti a fare esattamente ciò che gli si chiedeva: con un veicolo destinato a trasportare equipaggio, una commutazione di guida sulla rampa è motivo sufficiente per non decollare.

L'indagine successiva stabilì che la perdita di pressione idraulica era dovuta al guasto della servovalvola primaria di uno dei quattro attuatori tandem che controllano il movimento delle camere di spinta del primo stadio. I quattro attuatori tandem dello stadio I furono sostituiti con attuatori riprogettati. Sebbene parte dei nuovi test iniziò poco dopo l'aborto della missione, la maggior parte della preparazione del GLV-2 per un nuovo tentativo rimase sospesa fino all'arrivo dei nuovi attuatori.

Quello stesso 9 dicembre, il Centro di Controllo Missione di Houston fu impiegato in modo passivo e in parallelo con il Centro di Controllo del Capo durante il tentativo di lancio, soprattutto per convalidare i programmi informatici di lancio. Houston ricevette, elaborò e presentò dati reali e simulati del lanciatore e della navicella, e i risultati furono giudicati molto soddisfacenti. Il tentativo fallito servì, quantomeno, a mettere alla prova il centro che avrebbe diretto tutte le missioni con equipaggio successive.

Il 19 gennaio 1965, durante il conto alla rovescia del GT-2, la valvola di ingresso dell'idrogeno della pila a combustibile non si aprì. Si tentò di correggere il problema finché non fu chiaro che liberare la valvola avrebbe ritardato il conto alla rovescia; il lavoro sulla pila fu allora interrotto e questa non fu attivata per il volo.

La decisione aveva un fondamento stabilito mesi prima. La pila installata sulla navicella numero 2 non corrispondeva al modello di volo allora vigente: quando il modello della pila a combustibile cambiò nel gennaio 1964, rimasero disponibili diverse celle del modello precedente, con difetti già noti, e si ritenne molto opportuno testare in volo quell'insieme insieme al sistema di alimentazione dei reagenti. Per questo si convenne di far volare il sistema completo sul GT-2, ma soltanto secondo il principio di «non interferire con il volo». Quando il guasto della valvola minacciò di ritardare il conto alla rovescia, la regola fu applicata senza discussione e l'attivazione della pila fu annullata.

Gemini 2 decollò dal Complesso 19 di Cape Kennedy alle 14:03:59,861 UTC, le 9:04 del mattino ora della costa orientale. Poco dopo il decollo, il Centro di Controllo Missione subì un'interruzione di corrente e il controllo della missione fu trasferito a una nave di tracciamento; il blackout fu in seguito attribuito a un sovraccarico del sistema elettrico causato dalle squadre televisive che seguivano il lancio.

La navicella volò lungo un arco balistico suborbitale sopra l'oceano Atlantico e raggiunse un'altitudine massima di 92,4 miglia nautiche, circa 171,1 chilometri. L'intero volo fu diretto da un sequenziatore automatico di bordo, senza alcun intervento umano. I retrorazzi si accesero 6 minuti e 54 secondi dopo il lancio, e la navicella ammarò 11 minuti e 22 secondi più tardi, a 1848 miglia nautiche — 3422,4 chilometri — a sud-est del punto di lancio, alle 14:22:14 UTC. La durata totale della missione fu di 18 minuti e 16 secondi.

L'ammaraggio avvenne 26 chilometri davanti al punto di impatto previsto e a 45 miglia nautiche dalla portaerei di recupero principale, la USS Lake Champlain. La navicella fu issata a bordo della portaerei alle 15:52 UTC, le 10:52 del mattino ora della costa orientale: meno di un'ora e mezza dopo il decollo, l'oggetto che era tornato dal confine dell'atmosfera si trovava sul ponte di una nave.

Lo spiegamento di recupero fu caratteristico dell'epoca e sproporzionato rispetto alla durata del volo: la missione Gemini 2 poté contare sul supporto di 6562 persone del Dipartimento della Difesa, 67 aeromobili e 16 navi.

Tutti gli obiettivi della missione furono raggiunti con un'eccezione: non si ottennero risultati dalla pila a combustibile, perché il sistema si guastò prima del decollo e fu disattivato. Lo scudo termico e i retrorazzi funzionarono come previsto, e la navicella Gemini 2 fu recuperata in ottime condizioni. Si rilevò, tuttavia, che la temperatura del sistema di raffreddamento della navicella era troppo alta, un dato che alimentò il lavoro successivo sul sistema del refrigerante. Come in Gemini 1, la cabina non aveva sedili né equipaggio, bensì pannelli di strumentazione di volo che registravano il comportamento della struttura e dei sistemi lungo tutto il profilo.

La conseguenza pratica fu immediata ed era quella che contava: risultava dimostrato che il modulo di rientro Gemini resisteva al rientro più severo che il programma potesse imporgli e che la navicella reggeva integra l'intero ciclo. Con quel risultato, il volo successivo del programma poteva portare persone a bordo, e così fu: Gemini 3 decollò dallo stesso Complesso 19 con Virgil Grissom e John Young nel marzo 1965.

La storia di Gemini 2 non finì sul ponte della Lake Champlain. Il modulo di rientro fu riadattato alla configurazione Gemini B — la variante della navicella prevista per il programma Manned Orbiting Laboratory dell'Aeronautica statunitense, con un portello ricavato nello scudo termico per passare al laboratorio — e tornò a volare il 3 novembre 1966 in un test di quel programma. Fu lanciata su un Titan IIIC dal Complesso 40 di Cape Kennedy, in un volo suborbitale di 33 minuti, insieme al carico OPS 0855.

Quel secondo volo rese la capsula la prima astronave a compiere più di un volo dopo l'aereo-razzo X-15, e l'unica fino a quando una navicella sovietica VA fu riutilizzata nel 1978. Fu anche l'unica astronave statunitense riutilizzata fino a quando lo Space Shuttle Columbia volò la sua seconda missione nel 1981, e l'unica capsula statunitense riutilizzata fino a quando la Crew Dragon Endeavour decollò per la seconda volta nel 2021. È, inoltre, l'unica navicella Gemini ad aver volato con le insegne dell'Aeronautica statunitense.

La capsula è conservata in esposizione presso l'Air Force Space and Missile Museum, nella base dell'Aeronautica statunitense di Cape Canaveral, a pochi chilometri dal complesso da cui decollò due volte.

Gemini 2 compare raramente nei racconti popolari del programma spaziale: non aveva equipaggio, non raggiunse l'orbita e durò meno di venti minuti. La sua importanza è di un altro ordine. Fu il volo che chiuse la questione dello scudo termico prima che ci fosse qualcuno a bordo della navicella, e lo fece nelle condizioni più dure che si potessero provocare deliberatamente.

È, inoltre, un caso di studio sulla resistenza di un programma alle avversità accumulate. Un fulmine vicino, quattro uragani, una proposta formale di ritirare il veicolo, un'interruzione automatica con i motori già accesi e un guasto della pila a combustibile durante l'ultimo conto alla rovescia: ognuno di questi episodi avrebbe potuto concludersi in un fallimento o in un volo perso. Il risultato fu una missione che raggiunse tutti i suoi obiettivi tranne uno, senza che si allentasse nessuna delle regole che avevano causato i ritardi. E la capsula che sopravvisse a tutto ciò finì per volare una seconda volta, sette anni prima che qualcuno parlasse seriamente di riutilizzare astronavi.