Big Joe 1

Quando il Project Mercury iniziò, nessuna decisione progettuale pesava quanto quella dello scudo termico. Una capsula di rientro dall'orbita sarebbe entrata in atmosfera a velocità orbitale, e tutta la sua energia cinetica si sarebbe trasformata in calore: il veicolo sarebbe sopravvissuto o meno a seconda di come quell'energia venisse dissipata. La NASA valutava due famiglie di soluzioni, un dissipatore termico metallico e uno scudo ablativo che si consumasse in modo controllato durante il rientro, e i subappaltatori delle due alternative lavoravano in parallelo. Le gallerie del vento, le prove ad arco di plasma e i calcoli davano fiducia, ma nessuno riproduceva contemporaneamente la dimensione reale, la forma reale e l'energia reale di un rientro. Big Joe nacque da questa lacuna: un volo balistico con il missile più potente disponibile, capace di accelerare una capsula in scala reale fino a condizioni di riscaldamento simili a quelle del ritorno dall'orbita.

Il nome dice tutto se letto accanto a quello del fratello minore. Little Joe era il razzo a propellente solido economico, fatto in casa da Langley, con cui si testavano gli aborti di missione e i carichi massimi a bassa quota. Big Joe era, nel gergo interno, «la prova di ablazione con Atlas»: lo stesso spirito di test diretto, ma con il vettore vero e nel regime termico che contava.

Il veicolo che volò non era una Mercury di produzione. Mentre la McDonnell Aircraft, a St. Louis, assemblava le capsule operative con la sua rete di subappaltatori —Minneapolis-Honeywell per il sistema automatico di stabilizzazione e controllo, Bell per il sistema di controllo a reazione, Collins Radio per l'elettronica e le comunicazioni, AiResearch per il controllo ambientale—, lo Space Task Group costruì il proprio esemplare di prova. La ripartizione fu esplicita: il centro Lewis si occupò della sezione inferiore, cioè del recipiente in pressione, dello scudo termico, dei sensori, della telemetria e del sistema di controllo d'assetto; Langley, in collaborazione con Radioplane, si occupò della sezione superiore, del contenitore del paracadute e dell'equipaggiamento di recupero.

Quella capsula di prova montava il sistema chiamato ACS, «Attitude Control System». La sigla è un dettaglio rivelatore di quanto tutto ciò fosse precoce: ACS designava specificamente l'equipaggiamento della capsula di Big Joe e solo dopo quel lancio del settembre 1959 divenne un termine generico nella nomenclatura Mercury, soppiantato nella navicella di produzione dall'ASCS, il sistema automatico di stabilizzazione e controllo che fungeva da pilota automatico. Big Joe volò, quindi, con una versione primitiva del controllo d'assetto, il cui compito era orientare la capsula dopo la separazione affinché entrasse in atmosfera con lo scudo in avanti.

Il vettore fu un Atlas D, il numero 10-D, preso in prestito dal programma dei missili balistici intercontinentali. Per il volo di una capsula si trattava di una decisione importante: l'Atlas era un missile con struttura in acciaio sottile pressurizzato, straordinariamente leggero per le sue dimensioni e ancora in pieno sviluppo, con una storia di guasti ed esplosioni che preoccupava seriamente gli ingegneri incaricati di certificarlo per il trasporto di persone. Il coordinamento tra NASA, McDonnell, la Divisione Missili Balistici dell'Aeronautica, Convair e lo Space Task Group fu organizzato in un apposito comitato che risolse, punto per punto, le procedure di lancio, le traiettorie e i piani di volo dei primi due lanci previsti, l'accoppiamento meccanico ed elettrico tra capsula e razzo, le procedure di sicurezza della piattaforma e del campo di lancio, e il conto alla rovescia.

Nemmeno la piattaforma fu una questione pacifica. Lo Space Task Group chiese che lo stesso complesso assegnato al lancio di Big Joe restasse disponibile in modo continuativo per preparare tutti i successivi lanci Mercury-Atlas; il comando del centro prove dell'Aeronautica, interessato a sfruttare al massimo le strutture di Capo Canaveral, preferiva ripartire i lanci tra rampe diverse. Il disaccordo giunse a un punto morto alla fine di giugno, quando i rappresentanti della NASA e dell'agenzia per i progetti avanzati del Dipartimento della Difesa si riunirono per decidere quali lanci rinviare: l'urgenza dei programmi missilistici intercontinentali e di allarme precoce ebbe la precedenza. Quella scena descrive bene la posizione reale di Mercury nel 1959, un programma civile appena nato che si contendeva rampe, radar e navi con le priorità militari della guerra fredda.

Prima del volo furono effettuate due accensioni di verifica del veicolo, la prassi consueta con l'Atlas: si accende il razzo ancorato alla piattaforma per alcuni secondi per verificare l'intera sequenza. La prima, il 1° settembre 1959, terminò subito dopo aver raggiunto il T-0: dopo la normale accensione dei motori vernier non seguì quella della camera sustentatrice né quella dei motori principali, e il temporizzatore di ritardo della fase di accensione ordinò l'interruzione. Né il razzo né la piattaforma subirono danni. Il secondo tentativo, il 3 settembre, si completò normalmente, con accensione corretta, transizione allo stadio principale e interruzione tramite temporizzatore dopo alcuni secondi di funzionamento. Con il veicolo dichiarato idoneo, il lancio fu fissato per il 9 settembre.

Big Joe 1 decollò dalla rampa 14 di Capo Canaveral nelle prime ore del 9 settembre 1959. La prima parte dell'ascesa si svolse normalmente, ma l'Atlas fallì in un punto critico della sua sequenza: la sezione dei motori di decollo non si sganciò. L'Atlas era un razzo a uno stadio e mezzo, e lo sgancio di quell'anello di motori era indispensabile per alleggerire il veicolo prima della fase finale della spinta. Non essendosi verificato, l'insieme continuò ad accelerare caricato con una considerevole massa morta, e nemmeno la capsula riuscì a separarsi nell'istante previsto; la separazione avvenne comunque, ma in ritardo.

Le conseguenze si susseguirono a catena. La capsula raggiunse un'altitudine e una velocità inferiori a quelle pianificate, cosicché le condizioni di rientro risultarono meno severe di quelle ricercate, e rimase a ruotare dopo una separazione che non era avvenuta nelle condizioni per cui era stato progettato il controllo d'assetto. Il sistema tentò di orientare il veicolo ed esaurì il propellente senza raggiungere il puntamento programmato. Qui accadde la cosa più interessante del volo: privata del controllo attivo, la capsula si orientò da sola. La forma della Mercury, con il suo corpo tozzo e il baricentro molto spostato verso lo scudo, è aerodinamicamente stabile con lo scudo in avanti, ed è esattamente ciò che fece la capsula incontrando aria densa. Il rientro avvenne nell'assetto corretto senza che nulla lo comandasse.

Lo scudo ablativo svolse il suo compito. La capsula attraversò il riscaldamento, dispiegò il paracadute e ammarò nell'Atlantico, dove fu recuperata dopo un volo di circa tredici minuti e portata a terra per l'esame. L'apogeo registrato fu di circa 152,9 chilometri e il volo non arrivò a completare alcuna orbita: era, per progetto, una traiettoria balistica.

Il bilancio di Big Joe 1 viene solitamente riassunto come un risultato parziale, e a ragione: il vettore fallì nella separazione della sezione motori e il profilo di rientro non fu quello pianificato. Ma la missione non veniva giudicata in base all'Atlas, bensì allo scudo. E lo scudo, recuperato ed esaminato, dimostrò che il concetto ablativo funzionava in scala reale e in volo reale. Con esso vennero convalidate anche altre cose: la stabilità aerodinamica passiva della configurazione Mercury, che si orientò da sola quando il controllo attivo rimase senza risorse; il comportamento termico del corpo posteriore della capsula; la strumentazione e la telemetria che avevano misurato tutto ciò; e l'intera catena di recupero in mare, con la nave al suo posto e la capsula riportata intatta.

Anche il fallimento dell'Atlas fu un'informazione utile, e nella logica di un programma di sviluppo questo è un modo perfettamente rispettabile di sfruttare un volo. La separazione della sezione motori tornò a essere una questione nota nell'elenco dei problemi del missile e fu affrontata come tale.

L'effetto più tangibile di Big Joe riguardò il calendario. Era previsto ripetere la prova con un secondo esemplare, ma i dati del primo furono considerati sufficienti per ciò che si voleva sapere, e la ripetizione fu annullata. In un programma che accumulava ritardi cronici e in cui ogni piattaforma e ogni Atlas si contendevano con i programmi militari, risparmiare un intero volo e la sua preparazione non era cosa da poco: liberò risorse e anticipò il momento in cui Mercury avrebbe potuto passare ai voli con il veicolo di produzione della McDonnell.

Sul piano tecnico, Big Joe chiuse la discussione sullo scudo termico nel senso che oggi appare ovvio e che allora non lo era. Lasciò anche una lezione che sarebbe riemersa lungo tutto il programma: la forma della capsula era il suo miglior sistema di sicurezza, perché garantiva l'assetto di rientro anche se tutto il resto falliva. Quando, nel 1962 e nel 1963, i voli con equipaggio dovettero risolvere problemi di controllo d'assetto e di consumo di propellente, questa proprietà passiva era ancora lì, verificata fin dal primo volo di una capsula Mercury.

Come pezzo di storia, Big Joe 1 occupa un posto peculiare: fu il primo volo di una capsula del programma, il primo Mercury-Atlas e un fallimento parziale del vettore che, tuttavia, fornì il dato che ne giustificava l'esistenza. I voli senza equipaggio di questo tipo raramente vengono ricordati accanto a quelli con equipaggio, ma sono esattamente il luogo in cui si decise se questi ultimi sarebbero stati possibili. </content>