Little Joe 5A

Little Joe 5 fu il primo volo della serie a impiegare una capsula Mercury di produzione McDonnell invece di un modello strutturale. La navicella numero 3, consegnata originariamente a Langley nel luglio 1959 per prove di rumore e vibrazione, fu eretta sulla rampa di Wallops Island il 27 settembre 1960, e il volo si svolse l'8 novembre dello stesso anno, con lo scopo di verificare la capsula in un'interruzione che simulasse le condizioni di lancio più severe.

La salita fu normale fino a 15,4 secondi dopo il decollo, momento in cui il motore del razzo di fuga si accese prematuramente. La sequenza si sconvolse completamente: la capsula non si separò dal propulsore e l'intero complesso si distrusse nell'impatto contro l'oceano. Solo detriti della navicella e del propulsore furono recuperati dal fondo marino per l'analisi successiva. Il volo raggiunse circa 16,2 km di quota e una gittata di circa 20,9 km, molto lontano dal profilo previsto.

L'analisi della NASA non giunse a un'unica causa, ma a tre possibilità che indicavano lo stesso componente. La prima era il guasto degli interruttori di fine corsa dell'anello di fissaggio tra la navicella e l'adattatore. La seconda, il guasto degli interruttori equivalenti dell'anello della torre di fuga. La terza, un montaggio scorretto di quegli interruttori in una delle due posizioni, tale per cui la vibrazione o la deformazione strutturale durante la salita avrebbe potuto chiuderli da sola e far scattare anzitempo la sequenza di fuga. Poiché gli obiettivi del test non erano stati raggiunti, si decise di ripetere la missione.

La capsula scelta per il secondo tentativo fu la numero 14, anch'essa di produzione, consegnata a Wallops Island il 20 gennaio 1961 per il test di interruzione a massima pressione dinamica. La scelta non era irrilevante: ripetere il test con una navicella di serie, e non con un modello, era l'unico modo per trarre conclusioni sul comportamento reale della struttura che avrebbe volato con un astronauta a bordo.

Le fonti istituzionali consultate descrivono il fallimento di LJ-5 e la decisione di ripetere il volo, ma non specificano quali modifiche concrete furono introdotte negli interruttori di fine corsa, nel loro montaggio o nel cablaggio della sequenza di fuga prima di LJ-5A. Questo punto resta documentato come lacuna: il risultato del volo suggerisce che le misure adottate non furono sufficienti, ma la natura esatta di tali misure non viene qui affermata in assenza di fonte.

Il contesto del programma in quelle settimane era di massima pressione. Il 31 gennaio 1961 era volata Mercury-Redstone 2 con lo scimpanzé Ham a bordo, un volo in cui la propulsione aveva reso oltre le previsioni e che costrinse a rivedere il calendario delle missioni suborbitali con equipaggio. Il 21 febbraio, Mercury-Atlas 2 era stato un successo. La prima missione con equipaggio, Mercury-Redstone 3, era prevista per maggio. Il sistema di fuga era il componente che ancora non aveva dimostrato ciò che doveva dimostrare.

Lo scopo dichiarato di LJ-5A era dimostrare, innanzitutto, l'integrità strutturale della navicella e del sistema di fuga durante una manovra di interruzione avviata nel punto di massima pressione dinamica prevedibile in un lancio con l'Atlas verso l'orbita. La NASA lo classificò come test di fuga e impatto a massima pressione dinamica.

Questo punto dell'ascesa, noto in gergo come «max Q», è l'istante in cui il prodotto della densità dell'aria e del quadrato della velocità raggiunge il massimo, e con esso i carichi aerodinamici sulla struttura. Un'interruzione avviata in quel momento sottopone la capsula e la sua torre alla peggiore combinazione possibile: la torre deve strappare la navicella dal propulsore con un'accelerazione molto elevata, mentre l'aria, ancora densa, spinge lateralmente su un insieme lungo e snello. In LJ-5A la pressione dinamica registrata fu di 1.580 psf e l'accelerazione massima di 8 G. Il propulsore impiegato fu il Little Joe numero 7, un razzo a propellente solido concepito proprio per questo tipo di test: economico, lanciabile da Wallops Island e capace di portare la capsula al regime di volo desiderato senza consumare un Atlas.

LJ-5A decollò da Wallops Island il 18 marzo 1961, sesta missione della serie Little Joe. Il decollo fu normale. Diciannove secondi dopo, la torre di fuga si accese prematuramente, in una situazione che la stessa cronologia della NASA descrive come molto simile a quella del volo di novembre precedente.

Da quel momento, il volo divenne un esercizio di improvvisazione controllata da terra. Fu dato il segnale di avviare la manovra di interruzione e l'anello di fissaggio tra il propulsore e l'adattatore si sganciò come previsto, ma la capsula rimase sopra il propulsore: il motore di fuga si era già consumato nell'accensione prematura e non restava spinta per strapparla via. La navicella e il razzo continuavano a volare uniti, con la torre esaurita, esattamente lo scenario che aveva distrutto LJ-5.

La differenza stette nella reazione. Fu ordinato di separare la capsula usando i retrorazzi, e quell'ordine fu trasmesso prima che il volo raggiungesse l'apogeo, che era il punto in cui era stata pianificata la separazione. La conseguenza fu una separazione descritta come violenta, ma efficace: la capsula si liberò dal propulsore e dalla torre di fuga, e poté così entrare nella sequenza di recupero. Il volo raggiunse circa 12 km di quota e una gittata di circa 29 km, con una velocità massima di 1.783 miglia orarie (2.869 km/h).

I paracadute si aprirono verso i 40.000 piedi di quota e la navicella discese normalmente fino al mare. La capsula fu recuperata, e l'ispezione successiva fornì il risultato più prezioso di tutto il test: nonostante l'accensione prematura, la separazione forzata e il fatto di aver volato unita al propulsore per buona parte della traiettoria, la navicella numero 14 aveva subito solo danni strutturali superficiali.

Questo risultato non era quello cercato, ma diceva di per sé qualcosa di rilevante sulla robustezza della struttura McDonnell. La NASA registrò la missione come parzialmente riuscita e mise esplicitamente agli atti che gli obiettivi del test non erano stati raggiunti: il test di fuga a massima pressione dinamica restava ancora da eseguire nelle condizioni previste, perché la torre si era accesa nel momento sbagliato e non aveva potuto dimostrare ciò che doveva dimostrare.

La decisione che seguì fu di riprovare per la terza volta, e di farlo con la stessa navicella. La capsula numero 14, revisionata e ridesignata 14A, fu consegnata di nuovo a Wallops Island il 4 aprile 1961 per la missione Little Joe 5B, un altro test di interruzione a massima pressione dinamica.

LJ-5B volò il 28 aprile 1961 e questa volta la missione fu un successo: la navicella fu recuperata dopo un volo che raggiunse circa 4,5 km di quota e una gittata di circa 14 km, con una velocità massima di 1.780 miglia orarie e un'accelerazione di 10 g. Il profilo, più basso e più breve di quello di LJ-5A, corrispondeva a un'interruzione avviata prima nella traiettoria. Con LJ-5B si chiuse la serie Little Joe del programma Mercury.

La sequenza LJ-5, LJ-5A, LJ-5B è probabilmente il miglior esempio del metodo con cui fu costruito il Mercury: un test che fallisce, si ripete, fallisce di nuovo in modo simile e si ripete una terza volta finché non si ottiene il dato. I tre voli occuparono poco meno di sei mesi, tra novembre 1960 e aprile 1961, in parallelo alle missioni Redstone e Atlas che preparavano il primo volo con equipaggio.

La capsula numero 14 è l'unica navicella Mercury che volò due volte — in LJ-5A e in LJ-5B — ed è oggi esposta al Virginia Air and Space Center di Hampton, in Virginia, a poca distanza dal centro di Langley dove il programma era stato concepito.

Al di là dell'oggetto, LJ-5A lasciò due lezioni. La prima, negativa: un guasto ripetuto nella stessa parte del sistema, con la torre che si accendeva anzitempo per la seconda volta consecutiva, dimostrava che il problema non era stato compreso del tutto dopo LJ-5. La seconda, positiva e in un certo senso rassicurante: la struttura della capsula sopportò una sequenza di eventi molto peggiore di quella prevista — accensione prematura, volo unito al propulsore e separazione violenta fuori dal punto pianificato — e arrivò in acqua in condizioni tali da poter volare di nuovo. Un mese e mezzo dopo LJ-5A, con la serie Little Joe ormai chiusa, Alan Shepard volava su Freedom 7 con una torre di fuga sopra la testa.