Little Joe 2

Il Progetto Mercury nacque da una contraddizione di fondo: bisognava qualificare una navicella con equipaggio attraverso decine di voli di prova, ma non c'erano né i soldi né abbastanza lanciatori di prima linea per farli. La soluzione la trovò il team del Langley Research Center. Nel gennaio 1958 Max Faget e Paul Purser avevano elaborato sulla carta l'idea di raggruppare quattro razzi a propellente solido Sergeant — già usati di routine a Wallops — per spingere una capsula oltre la stratosfera. La proposta fu accantonata, ma nell'agosto 1958 William Bland e Ronald Kolenkiewicz ripresero quei progetti preliminari di un gruppo economico di razzi a propellente solido, capace di sollevare modelli di capsula a grandezza e peso reali.

Il nome nacque dagli stessi disegni. Le prime sezioni mostravano quattro cerchi, e i progettisti chiamarono il progetto «Little Joe» dal tiro di due assi ai dadi nel craps; quando in seguito furono aggiunti quattro cerchi più piccoli per i motori Recruit, il soprannome era già rimasto, rafforzato dalle quattro grandi alette stabilizzatrici che sporgevano dalla fusoliera. L'attribuzione del nome viene solitamente fatta a Maxime Faget.

La ragion d'essere del veicolo era strettamente economica. Il Little Joe costava circa un quinto del costo base di un Redstone, aveva costi operativi molto inferiori, veniva sviluppato e consegnato in tempi molto più brevi e — dettaglio non trascurabile — poteva essere lanciato dagli impianti che Wallops Island già possedeva. Fu il primo di soli due sistemi di lancio progettati specificamente ed esclusivamente per qualificare capsule con equipaggio, e uno dei veicoli operativi pionieri nell'applicare il principio del raggruppamento di razzi. Con i quattro Sergeant modificati — chiamati Castor o Pollux a seconda della modifica — e i quattro Recruit supplementari che si accendevano in sequenze diverse, la spinta al decollo variava molto da un profilo all'altro.

Il calendario amministrativo del programma Little Joe è documentato nel dettaglio. Nel novembre 1958 lo Space Task Group presentò a Langley una proposta di sostegno per la fase Little Joe di Mercury; Langley si mostrò favorevole e il 5 dicembre comunicò formalmente la propria disponibilità a partecipare, assumendosi l'affidamento di contratti di ingegneria, costruzione, servizi, elaborazione dati, analisi e pubblicazione dei risultati. Dodici aziende risposero nel novembre 1958 all'invito a costruire la fusoliera. La Divisione Missili della North American Aviation si aggiudicò il contratto il 29 dicembre 1958, e al 31 dicembre era già stata inviata la lettera d'intenti per la fabbricazione delle fusoliere dei veicoli di prova, con consegne previste ogni tre settimane a partire da giugno 1959. Il 23 gennaio 1959 furono messi a disposizione del Langley Research Center fondi aggiuntivi per il programma di sviluppo del Little Joe; il resto dei costi totali del programma gli era già stato trasferito in un'operazione precedente.

Il piano dei voli fu redatto il 29 gennaio 1959 e aggiornato il 14 aprile. I suoi obiettivi primari anticipavano già ciò che LJ-2 avrebbe infine eseguito: studiare la dinamica di volo, verificare il funzionamento del paracadute frenante, determinare gli effetti fisiologici dell'accelerazione su un piccolo primate e, in una certa misura, verificare le caratteristiche aerodinamiche della navicella. In quello stesso mese di gennaio fu messo a verbale che alcuni voli Little Joe avrebbero trasportato carichi animali, compresi maiali e piccoli primati.

LJ-2 arrivò dopo una serie di risultati altalenanti. Il 21 agosto 1959, durante il conto alla rovescia del primo lancio Little Joe programmato, il razzo di fuga si accese prematuramente 31 minuti prima dell'orario previsto: la capsula salì di circa 2.000 piedi e ricadde a circa 2.000 piedi dalla rampa. La causa fu un circuito di fuga difettoso. Il 4 ottobre 1959, LJ-6 volò come previsto, con obiettivi incentrati sull'integrità della fusoliera e del sistema propulsivo, sul funzionamento del lanciatore, sulla validità delle correzioni di vento calcolate, sull'ottenimento di dati di prestazioni e resistenza e sulla verifica del sistema di autodistruzione; il volo durò 5 minuti e 10 secondi, raggiunse 37,12 miglia terrestri di altitudine e 79,4 miglia di gittata. Il 4 novembre 1959, LJ-1A ripeté la prova di interruzione sotto forte carico aerodinamico che LJ-1 non era riuscito a effettuare, ma la crescita dinamica durante la manovra risultò troppo bassa.

Così, quando arrivò dicembre, restavano ancora da dimostrare due punti fondamentali: il comportamento dell'insieme in un'interruzione ad alta quota e la reazione di un organismo vivente all'intera sequenza. La documentazione interna della NASA indica il volo come «Little Joe Test No. 3 (LJ-2)», una numerazione di prova distinta dalla designazione pubblica del veicolo.

L'obiettivo biomedico non era secondario. Prima di Mercury, la medicina aerospaziale statunitense aveva già accumulato esperienza con primati in voli balistici — Albert I, un macaco rhesus, aveva volato a oltre 63 km nel 1948 —, ma ciò che mancava era sapere come un essere vivente affrontasse la sequenza precisa che un astronauta avrebbe subito in caso di guasto del razzo: accelerazione in salita, accensione del motore di fuga, separazione, caduta libera senza controllo, apertura del paracadute frenante, ammaraggio e attesa fino al recupero.

Il passeggero scelto fu «Sam», un macaco rhesus (Macaca mulatta) nato negli Stati Uniti e proveniente dalla School of Aviation Medicine di San Antonio, in Texas; il suo nome è l'acronimo di quell'istituzione. Le fonti divulgative indicano fino a 12 g di accelerazione sopportata e circa tre minuti di assenza di peso.

Accanto al primate, il volo trasportava un esperimento aggiuntivo. Il 27 novembre 1959 l'Air Force School of Aviation Medicine accettò di fornire un biopack per il volo di Little Joe 2: nel pacchetto viaggiavano piastre di germinazione d'orzo, cellule nervose di ratto, colture di tessuti e altri campioni di quel tipo. L'idea era sfruttare ogni minuto di volo per esporre materiale biologico all'accelerazione e alla radiazione del profilo.

Sempre il 27 novembre, l'Arnold Engineering Development Center collaudò il motore a propellente solido della Grand Central usato per propulsare il sistema di fuga della navicella Mercury, allo scopo di verificare l'accensione in quota e determinare la curva di pressione in camera in funzione del tempo. In altre parole: l'elemento il cui comportamento LJ-2 avrebbe dimostrato in volo reale era in fase di caratterizzazione al banco appena una settimana prima.

LJ-2 decollò da Wallops Island. La sequenza di interruzione fu avviata da temporizzatori a 59 secondi di volo trascorso, a circa 96.000 piedi di altitudine e Mach 5,5 — cioè in piena salita e in un regime realistico di emergenza. Il motore di fuga si accese come previsto e spinse la navicella a una velocità di circa Mach 6, portandola fino a un apogeo di 53,03 miglia terrestri. Tutte le altre sequenze funzionarono come previsto.

Il riepilogo ufficiale dei dati di volo di Mercury registra per LJ-2 un'altitudine massima di 280.000 piedi (53,03 miglia terrestri; 46,08 miglia nautiche), una gittata massima di 194,40 miglia terrestri, una velocità massima di 5.720 piedi al secondo rispetto al suolo e 6.550 piedi al secondo rispetto allo spazio — 4.465,9 miglia orarie nel sistema di riferimento spaziale — e una durata di volo di 11 minuti e 6 secondi, misurata dal decollo all'impatto. La telemetria era stata predisposta per registrare dell'ordine di 80 bit di informazione durante il tragitto.

Il recupero della navicella fu completato in circa due ore dal decollo. L'ammaraggio avvenne nell'Atlantico e il salvataggio fu affidato al cacciatorpediniere USS Borie, che recuperò la capsula con la scimmia viva e illesa. La NASA registrò che il passeggero primate, «Sam», sopportò il viaggio e il recupero in buone condizioni, e ritenne raggiunti tutti gli obiettivi della missione.

Questo dettaglio — il recupero come obiettivo a pieno titolo, e non come mero adempimento successivo — spiega perché il volo fu considerato completo solo quando l'animale fu a bordo della nave. L'operazione di salvataggio in mare aperto era una delle incognite del programma, e nel volo successivo sarebbe stata collaudata la variante con elicottero.

Il valore di LJ-2 non sta nella sua altitudine, modesta rispetto a quella di Big Joe 1 o dei successivi voli Redstone, bensì nella combinazione di condizioni che riprodusse per la prima volta: interruzione reale ad alta quota, dinamica di rientro senza sistema di controllo, apertura del paracadute frenante, passeggero vivo e recupero in mare, tutto nella stessa missione e tutto funzionante.

I suoi dati continuarono a essere utilizzati dopo il volo. Il 1° febbraio 1960 fu completato uno studio sul rumore esterno e interno delle capsule spaziali, che copriva gli ambienti acustici di missili e veicoli spaziali — rumore dei motori a razzo, dello strato limite e delle apparecchiature di bordo — e che utilizzò, tra le altre, le misurazioni effettuate nei voli di prova di Big Joe I e Little Joe 2. La conclusione della NASA in quel momento restava che il livello di rumore interno fosse troppo alto per il comfort del pilota, e lo Space Task Group richiese dati sulla trasmissione del rumore attraverso la struttura di una navicella di produzione reale. È un buon esempio di come un volo di qualificazione non chiuda una questione, ma la trasformi in un requisito misurabile.

Il 21 gennaio 1960, Little Joe 1B decollò da Wallops con un'altra macaca rhesus, «Miss Sam», a bordo. I suoi obiettivi riprendevano quelli di LJ-1 e LJ-1A — i voli falliti per accensione prematura e per crescita dinamica insufficiente — e aggiungevano uno studio fisiologico del primate incentrato sugli effetti dell'avvio rapido dell'accelerazione inversa durante un'interruzione a pressione dinamica massima; inoltre fu esercitato il sistema di recupero con elicottero di Mercury. Tutte le sequenze funzionarono: la navicella raggiunse 9,3 miglia terrestri di altitudine, 11,7 miglia di gittata e 2.021,6 miglia orarie, e trenta minuti dopo il lancio un elicottero dei Marines depositò la capsula e la sua occupante a Wallops Station, con «Miss Sam» in buone condizioni.

Con LJ-2 e LJ-1B, il programma chiuse il blocco di prove di interruzione con passeggero vivo e poté concentrarsi sui voli di qualificazione con Redstone e Atlas che avrebbero portato a Ham, a Enos e, infine, agli astronauti.

Il modello strutturale di Mercury utilizzato nella missione Little Joe 2 è conservato in esposizione presso l'Airpower Park and Museum di Hampton, in Virginia.

Sui numeri occorre essere cauti. L'apogeo compare nelle fonti divulgative come 55 miglia (88 km) nel testo e 53 miglia nella scheda riassuntiva dello stesso articolo, mentre il riepilogo ufficiale dei dati di volo di Mercury indica 280.000 piedi, cioè 53,03 miglia terrestri, cifra che coincide con quella registrata per la missione in questa enciclopedia. Si è adottato il dato della NASA. Allo stesso modo, la spinta del lanciatore è citata come 250.000 libbre nella cronologia del progetto e come poco meno di 230.000 libbre (1.020 kilonewton) di spinta massima di progetto in fonti secondarie; entrambe sono qui riportate così come sono, due cifre distinte con provenienze distinte.