Beach Abort

Un sistema di salvataggio al lancio esiste per un unico scopo: separare rapidamente la cabina abitata dal razzo che la trasporta quando quel razzo smette di essere un veicolo e diventa un serbatoio di propellente sul punto di esplodere. In Mercury questa funzione era svolta da una torre reticolare montata sopra la capsula, con un motore a combustibile solido in cima che, accendendosi, tirava la navicella verso l'alto e di lato, lontano dalla colonna di fuoco.

All'interno di questo compito generale, la variante più esigente non è quella che si verifica a pieno ascenso, ma quella che si verifica prima che il razzo si sia mosso. Un guasto ad alta quota lascia margine: la navicella dispone già di energia, c'è tempo per aprire i paracadute e c'è mare aperto davanti. Un guasto in rampa, invece, non lascia nulla. La capsula è ferma, a pochi metri dal suolo, sopra un vettore carico; il sistema di salvataggio deve darle in un istante tutta l'altezza e tutta la portata necessarie per aprire i paracadute e cadere in acqua prima ancora che il paracadute finisca di gonfiarsi. Questa condizione, l'«off-the-pad abort», è quella che definisce la dimensione del motore di salvataggio e che decide se la torre è un ornamento o una salvezza.

Per questo il test non poteva essere fatto sulla carta. Bisognava accendere una torre reale su una navicella reale, senza razzo sotto, e osservare l'intera sequenza: accensione, ascesa, distacco della torre, apertura del paracadute frenante, apertura di quello principale, ammaraggio, galleggiamento e recupero. Qualsiasi anello che fosse fallito in questa catena avrebbe trasformato il salvataggio in un incidente diverso ma ugualmente mortale.

L'apparato testato consisteva in una struttura tubolare montata sopra lo scudo aerodinamico della capsula e, alla sua estremità, un motore a propellente solido con tre ugelli orientati in modo che la spinta passasse accanto alla navicella senza bruciarla e con una leggera inclinazione che allontanasse l'insieme dalla verticale della rampa. Il motore era fabbricato dalla Grand Central Rocket Company, a Redlands (California), e il suo comportamento fu oggetto di una campagna di qualifica separata: l'Arnold Engineering Development Center lo testò per verificare l'accensione in quota e determinare la curva di pressione in camera in funzione del tempo, e nella galleria del vento in quota del Lewis Research Center furono sparati tre motori di salvataggio su un modello di navicella in condizioni equivalenti ad alta quota, uno di essi su una bilancia a quattro componenti per misurare il disallineamento della spinta. Questi test furono completati alla fine di luglio 1960 e conclusero che il motore soddisfaceva i requisiti operativi.

La preoccupazione per il disallineamento non era teorica. Nel primo test in scala reale di una situazione di abort in rampa, condotto a Wallops Island dalla Pilotless Aircraft Research Division del centro Langley con una navicella di peso e dimensioni reali, il volo fu essenzialmente rettilineo per i primi cinquanta piedi e poi la navicella beccheggiò compiendo diversi giri fino a impattare a poca distanza dalla riva. La causa fu individuata nella perdita dell'inserto di grafite di uno dei tre ugelli del razzo di abort, che deviò la spinta. Fu una lezione precoce ed economica su quanto poco basti perché un sistema di salvataggio lanci la capsula nella direzione sbagliata.

Prima del volo di maggio ci fu quindi una scala di test sulla stessa spiaggia. Dopo quel primo tentativo fallito, fu effettuato un volo di abort in rampa con un modello strutturale («boilerplate») già equipaggiato con la versione di produzione della torre e del razzo di salvataggio; quel volo, riuscito, fu il primo test operativo del motore Grand Central. Seguì poi un secondo test di spiaggia con un altro modello, questa volta strumentato per misurare il livello di pressione sonora e vibrazione, il cui scopo era conoscere l'ambiente acustico e vibrazionale a cui era sottoposta la capsula durante l'accensione del razzo di abort; i suoi risultati furono raccolti in un memorandum interno di Langley datato ottobre 1959. Quella serie di lanci dalla spiaggia fu, letteralmente, l'anticamera della campagna Little Joe, nella quale lo stesso sistema sarebbe stato testato già in volo e con il razzo vettore corrispondente.

Il nome della missione deriva da qui: «beach abort», abort da spiaggia, perché la rampa era la sabbia di Wallops Island e lo scenario del test, il fronte dell'Atlantico. L'espressione fu coniata per distinguere questi lanci dall'abort che sarebbe stato testato in volo con i Little Joe e da quello che, se necessario, sarebbe realmente avvenuto a Cape Canaveral.

Il 9 maggio 1960 fu lanciata da Wallops Island la prima navicella di produzione McDonnell, con il proprio razzo di salvataggio come unica forza propulsiva. La designazione ufficiale del test fu «beach-abort test» e i suoi obiettivi, così come enunciati, la valutazione delle prestazioni del sistema di salvataggio, del sistema di paracadute e ammaraggio e delle operazioni di recupero in una situazione di abort dalla rampa.

La sequenza si svolse come previsto. La torre si accese e sollevò la capsula dal livello del suolo fino a un apogeo dell'ordine di 751 metri, con una velocità massima di 436 metri al secondo; l'insieme descrisse un breve arco verso il mare, la torre si staccò, il sistema di paracadute si aprì e la navicella ammarò a circa 0,97 chilometri dal punto di lancio. L'intero volo, dall'accensione al contatto con l'acqua, durò un minuto e sedici secondi: la brevità è proprio il tratto che definisce questo tipo di test, perché un abort in rampa si gioca in quella manciata di secondi.

Il recupero faceva parte del test con la stessa importanza del volo. Un elicottero del Corpo dei Marines localizzò e recuperò la capsula diciassette minuti dopo il decollo, un tempo che interessava quanto l'apogeo: in un abort reale ci sarebbe stato un astronauta a bordo, e la procedura di soccorso doveva essere cronometrata e provata, non improvvisata.

Il test fu classificato come riuscito. La navicella volò, la torre funzionò, i paracadute si aprirono, la capsula galleggiò e l'elicottero la tirò fuori dall'acqua; i quattro elementi che si volevano verificare risposero. La capsula numero 1 tornò poi allo stabilimento McDonnell per un test di integrità, il che dice molto sullo stato in cui arrivò.

La riserva riguardò il distacco della torre: la distanza di separazione tra torre e capsula risultò insufficiente. In un abort in rampa la torre deve allontanarsi pulitamente e cadere lontano, perché la capsula viene dietro e aprirà i paracadute in quello stesso volume d'aria. La questione non si chiuse con il test: la separazione sicura della navicella rispetto al vettore e allo stesso sistema di salvataggio fu oggetto di studi estesi di Space Task Group, Convair-Astronautics, Space Technology Laboratories, McDonnell e del Marshall Space Flight Center, raccolti in documenti interni del progetto sulla distanza di separazione in Mercury-Redstone, la sua dispersione statistica e l'eccentricità della spinta del razzo di salvataggio rispetto al vettore Atlas.

Questo è, in realtà, il valore duraturo del Beach Abort: non tanto aver dimostrato che il sistema funzionava — cosa che si dava quasi per scontata — quanto aver misurato con quali margini lo faceva e aver messo numeri a ciò che fino ad allora erano solo stime.

Sette mesi dopo il volo di Wallops, la modalità di abort testata si attivò senza che nessuno l'avesse richiesta. Il 21 novembre 1960, nel tentativo di lancio di Mercury-Redstone 1, il motore del Redstone si spense subito dopo l'accensione, con il razzo ancora sulla rampa, e il sistema di salvataggio si attivò e fu espulso dalla capsula. La torre volò da sola; la navicella, invece di essere strappata via, rimase dove si trovava, sopra un vettore carico, e aprì il proprio paracadute sulla stessa rampa. Fu l'episodio noto nel programma come il volo di quattro pollici.

Il contrasto con il Beach Abort spiega perché il test di maggio fosse stato necessario e, allo stesso tempo, perché non bastasse. Sulla spiaggia la sequenza si era svolta nell'ordine corretto e con la capsula solidale alla torre; a Cape Canaveral si svolse fuori ordine, con la torre che si staccava prima di tirare alcunché. Il sistema di salvataggio fece ciò che il suo temporizzatore gli ordinò, e ciò che venne alla luce non fu il motore Grand Central ma la logica che decideva quando doveva accendersi e in quale sequenza dovevano separarsi gli elementi. Da lì scaturirono correzioni che furono applicate prima che la serie con equipaggio arrivasse a volare, e per questo l'abort in rampa fu testato di nuovo, ormai integrato nella catena di comando del veicolo, nella campagna di voli di qualifica che precedette i voli con astronauta.

La navicella che volò il Beach Abort ebbe una seconda vita come pezzo da museo. Dopo il test di integrità alla McDonnell, la capsula Mercury numero 1 — la prima della serie di produzione e l'unica a volare senza razzo sottostante — finì esposta al New York Hall of Science, a Corona Park (New York), sospesa dal soffitto e con una torre di salvataggio accoppiata la cui provenienza non è documentata. È un dettaglio minore e molto tipico della museografia spaziale dell'epoca, ma conviene annotarlo: la torre che oggi si vede su quella capsula non è necessariamente quella che la sollevò dalla sabbia di Wallops Island.

Nel censimento dei voli Mercury, il Beach Abort occupa un posto peculiare. Non fu un lancio orbitale né suborbitale nel senso abituale, non portò un vettore e non inseguì quota né velocità: fu il test di un sottosistema portato al limite del suo inviluppo più sfavorevole. Proprio per questo di solito resta fuori dagli elenchi delle missioni e appare appena menzionato nei racconti del programma, che saltano dai Little Joe ai Mercury-Redstone con equipaggio.

Tuttavia, senza quel minuto e sedici secondi di volo, il programma sarebbe entrato nella fase con equipaggio senza aver mai verificato, dall'inizio alla fine, l'unica manovra capace di salvare un astronauta nel peggiore dei momenti possibili: quello che trascorre tra l'accensione del vettore e l'istante in cui la navicella comincia a muoversi. Il Beach Abort è, in questo senso, uno dei test più economici e più redditizi dell'intero Programma Mercury.