Mercury-Atlas 5

Nel novembre 1961 il bilancio della corsa orbitale era sfavorevole agli Stati Uniti. L'Unione Sovietica aveva fatto volare Jurij Gagarin sulla Vostok 1 e German Titov sulla Vostok 2, entrambi in orbita, mentre i voli con equipaggio americani di Alan Shepard e Virgil Grissom erano state traiettorie balistiche di quindici o sedici minuti. La pressione per mettere quanto prima un astronauta in orbita era intensa, e all'interno della NASA esisteva una discussione reale sull'opportunità di consumare un'altra navicella Mercury e un altro Atlas in un volo senza pilota. La sede centrale metteva in dubbio l'opportunità che il centro del volo con equipaggio lanciasse un'altra missione senza equipaggio.

La posizione che prevalse fu quella dei responsabili del programma, che consideravano il volo di un primate un controllo preliminare imprescindibile dell'intero sistema prima di rischiare un essere umano. L'ufficio per i rapporti pubblici della NASA lo formulò in questi termini in un comunicato precedente al lancio. Dietro quella decisione c'era un ragionamento di ingegneria più che di propaganda: il volo precedente, Mercury-Atlas 4 del 13 settembre 1961, aveva portato un simulatore meccanico di membro d'equipaggio e aveva completato un'orbita con apogeo di 123 miglia nautiche e perigeo di 86, ma un manichino non consuma ossigeno, non genera calore metabolico e non può dimostrare che il sistema di controllo ambientale mantenga vivo e funzionale un occupante per ore.

La navicella che volò come MA-5 fu la Mercury numero 9, consegnata a Capo Canaveral il 24 febbraio 1961. Il suo soggiorno alla base fu il più lungo di tutto il programma: quaranta settimane di preparazione, secondo il riepilogo di utilizzo delle navicelle della cronologia ufficiale del progetto. La ragione non fu tanto un problema tecnico quanto una successione di cambi di destinazione. La numero 9 fu configurata prima per un volo balistico strumentato, poi per un volo balistico con primate, più tardi per una missione orbitale strumentata di tre orbite e, infine, per il volo orbitale con scimpanzé che alla fine effettuò. Era originariamente prevista per la MA-4, ma per quella missione fu impiegata la numero 8, recuperata e ricondizionata dopo il lancio fallito della MA-3.

La sua importanza tecnica andava oltre il passeggero. La numero 9 era la seconda capsula della serie «Mark II», con il finestrino quadrato di grandi dimensioni e il portello a bulloni esplosivi, a differenza degli oblò piccoli e della chiusura pesante delle «Mark I». Grissom aveva già volato su una Mark II nel volo balistico MR-4, ma nessuno aveva sottoposto quel grande finestrino al calore molto maggiore di un rientro dall'orbita. La MA-5 era l'occasione per verificarlo prima che Glenn lo facesse con la vita in gioco.

Il lanciatore fu l'Atlas 93-D. Superò l'ispezione di uscita dalla fabbrica alla Convair il 1° ottobre 1961 — sebbene fosse già arrivato a Capo Canaveral nell'agosto di quell'anno — e fu eretto sul complesso di lancio 14 il 6 ottobre, per essere consegnato formalmente alla missione il 9 ottobre. Il successo della MA-4 a settembre aveva restituito fiducia nell'affidabilità dell'Atlas, che veniva da una storia irregolare. Il Consiglio di Revisione della Sicurezza di Volo si riunì il 28 novembre, vigilia del lancio, per rivedere i nove lanci di Atlas spaziali e militari effettuati dalla riunione precedente di agosto: quattro di quei fallimenti erano dovuti a guasti del razzo stesso.

Tra i precedenti esaminati figurava il caso del missile 26E, che aveva perso la spinta del motore sostenitore dopo lo spegnimento dei motori acceleratori il 10 settembre e la cui causa era ancora sotto indagine, e anche la distruzione del veicolo 32E poco dopo il decollo il 10 novembre, un incidente in cui morì una scimmia scoiattolo che viaggiava come carico biologico; fu attribuito a un problema casuale di controllo di qualità che non riguardava la catena, molto più sorvegliata, degli Atlas di Mercury. Anche i guasti del sistema di controllo di volo di MIDAS 4 e SAMOS 4 restavano da chiarire.

Con questi precedenti furono introdotte diverse modifiche. Sebbene la MA-4 avesse volato bene, preoccupavano i livelli di vibrazione dei primi venti secondi della salita, per cui fu leggermente ritoccato il pilota automatico del lanciatore. Il sistema di sicurezza di portata fu modificato per poter inviare un comando manuale di spegnimento al motore sostenitore, precauzione destinata a evitare che una sovraccelerazione del motore iniettasse la capsula in un'orbita più alta del previsto. Fu sostituita la voluminosa strumentazione di telemetria a valvole con una allo stato solido, più compatta, e il 93-D fu il secondo Atlas della serie D a incorporare il rilevatore di rotazione dei motori dei giroscopi, pensato per confermare prima del decollo che le piattaforme inerziali funzionassero.

La MA-5 fu concepita come un'approssimazione il più possibile fedele alla missione con equipaggio MA-6. Il decollo sarebbe avvenuto dal complesso 14 con una rotta di 72,51 gradi a est del nord. L'inserimento orbitale sarebbe avvenuto a 480 miglia (770 km) da Capo Canaveral, a un'altitudine di 100 miglia (160 km) e con una velocità di 25.695 piedi al secondo (7.832 m/s). La retropropulsione era pianificata per 4 ore, 32 minuti e 26 secondi dopo il decollo, e l'ammaraggio 21 minuti e 49 secondi dopo l'accensione dei retrorazzi. Le temperature di rientro previste erano di 3.000 °F (1.650 °C) sullo scudo termico, 2.000 °F (1.090 °C) nell'alloggiamento dell'antenna, 1.080 °F (582 °C) nella sezione cilindrica e 1.260 °F (682 °C) in quella conica. Si calcolava che il motore sostenitore esaurito dell'Atlas sarebbe rientrato nell'atmosfera dopo poco più di nove orbite.

Le regole di missione per la MA-5 furono pubblicate il 18 settembre 1961 e riviste il 16 e il 25 ottobre e l'11 novembre. Il piano di acquisizione dati uscì il 20 ottobre. Il giorno del volo, gli astronauti di Mercury occuparono le postazioni di comunicatori di capsula in sei stazioni della rete mondiale di tracciamento: la missione serviva anche ad addestrare chi in seguito avrebbe svolto quel lavoro da terra durante i voli con equipaggio. Un mese prima, il 1° novembre, era fallito il tentativo di lanciare la Mercury-Scout 1 con un pacchetto di comunicazioni destinato a qualificare il tracciamento radar della rete; il veicolo sviluppò movimenti erratici e fu distrutto per sicurezza dopo 43 secondi di volo. Non ci furono altri tentativi, e furono proprio la MA-4 e la MA-5 a dimostrare che la rete soddisfaceva tutti i requisiti.

L'occupante della MA-5 non fu Ham, lo scimpanzé del volo balistico MR-2 del gennaio 1961, bensì Enos, un animale diverso e con un addestramento molto più impegnativo. Proveniva dal Camerun, era stato registrato inizialmente come «scimpanzé n. 81» ed era stato acquistato dall'Aeronautica militare statunitense il 3 aprile 1960. Al momento del volo aveva circa cinque anni. La sua preparazione totalizzò oltre 1.250 ore ripartite tra l'Università del Kentucky e la base aerea di Holloman, e fu deliberatamente più dura di quella di Ham perché un volo orbitale comportava esposizioni molto più prolungate all'assenza di peso e accelerazioni sostenute più elevate.

La cronologia del progetto documenta che, tra il 21 giugno e il 15 luglio 1961, gli scimpanzé del programma Mercury-Atlas ricevettero addestramento di acclimatazione al rumore e alla vibrazione e sedute di centrifuga presso l'Università della California del Sud, e che due degli animali volarono parabole su un aereo C-131 per sperimentare l'assenza di peso. Gli stessi rapporti di situazione registrano che furono istruiti su problemi psicomotori avanzati: non si trattava di passeggeri passivi, ma di soggetti addestrati per lavorare durante il volo.

Il 29 ottobre 1961, tre scimpanzé e dodici specialisti medici si sistemarono nelle strutture del Capo per preparare la missione. La scelta definitiva di Enos avvenne appena tre giorni prima del lancio; le sue riserve erano, in ordine di possibile chiamata, Duane, Jim, Rocky e lo stesso Ham, veterano della MR-2. Il nome scelto, Enos, significa «uomo» in ebraico.

L'interesse scientifico del volo non stava solo nella fisiologia dell'occupante, ma nella sua capacità di lavorare. Enos doveva eseguire in orbita lo stesso repertorio di compiti psicomotori che aveva appreso a terra, azionando leve davanti a stimoli determinati all'interno di un programma di condizionamento in cui le risposte errate venivano punite con una lieve scarica elettrica sulle piante dei piedi. Se un animale addestrato riusciva a mantenere quella prestazione in microgravità, dentro una tuta pressurizzata e sottoposto al rumore e alle vibrazioni della salita, c'era un argomento solido per affermare che un pilota umano avrebbe potuto pilotare.

Quello che accadde durante il volo diede a quella dimostrazione una svolta crudele. Un guasto nell'apparecchiatura dei compiti invertì il criterio del programmatore, cosicché Enos ricevette settantasei scariche elettriche pur rispondendo correttamente. L'animale continuò a lavorare: la valutazione raccolta nella storia della primatologia è che eseguì scrupolosamente tutti i compiti appresi durante le oltre tre ore di volo, nonostante i guasti del sistema elettronico. I rapporti della NASA si limitano a registrare che lo scimpanzé svolse le sue funzioni psicomotorie e che, al momento del recupero, si trovava in eccellenti condizioni fisiche.

Il 29 novembre 1961, circa cinque ore prima del lancio, Enos e il suo insieme sedile-tuta furono inseriti nella navicella. Il conto alla rovescia accumulò diverse interruzioni che sommarono 2 ore e 38 minuti. Il decollo avvenne alle 15:08 UTC. Il pilota automatico modificato funzionò come previsto e le vibrazioni si mantennero a livelli confortevoli, con una fase di ascesa senza incidenti; tutti i sistemi dell'Atlas si comportarono in modo eccellente e non ci furono deviazioni di prestazione significative. Lo spegnimento dei motori acceleratori arrivò a T+130 secondi e quello del sostentatore e dei vernier a T+300 secondi, con la separazione della capsula due secondi più tardi.

L'Atlas collocò la MA-5 in un'orbita di 99 per 147 miglia (159 per 237 km), molto vicina a quella prevista. L'occupante sopportò un massimo di 6,8 g durante l'accelerazione dei motori acceleratori e di 7,6 g con la spinta finale del sostentatore. La manovra di rotazione e smorzamento dopo la separazione consumò 6 libbre (2,7 kg) del carburante di controllo, delle 61,5 libbre (27,9 kg) disponibili a bordo, leggermente meno di quanto aveva speso la MA-4 nella stessa manovra.

Una volta stabilizzata nel suo assetto orbitale di 34 gradi, la navicella ebbe bisogno solo di 1,5 libbre (0,68 kg) di carburante dei propulsori per mantenere la posizione corretta durante tutta la prima orbita. Alla fine di quell'orbita, i controllori notarono che l'orologio di bordo anticipava di 18 secondi e, passando su Capo Canaveral, inviarono un comando per rimetterlo in orario. Il Centro di Controllo Mercury ricevette indicazioni che tutti i sistemi della navicella erano in buone condizioni. Con il periodo orbitale di 88,44 minuti, Enos completò la sua prima orbita intorno alla Terra in poco meno di un'ora e mezza.

All'inizio della seconda orbita, mentre la MA-5 sorvolava la nave di tracciamento dell'Atlantico, arrivarono indizi che la temperatura degli invertitori stava salendo; la stazione delle Canarie confermò il guasto del sistema di controllo ambientale. I riscaldamenti anomali non erano una novità — nei voli precedenti gli invertitori avevano continuato a funzionare o si era commutato su quello di riserva — quindi nel controllo missione non scattò l'allarme. Arrivando a Muchea, in Australia, si rilevarono segnali di attività elevata dei propulsori ed escursioni del movimento della capsula, sebbene altri dati indicassero che si manteneva la modalità orbitale di 34 gradi. Su Woomera non si notarono problemi di controllo d'assetto e gli avvisi precedenti furono considerati superati.

Fu alla stazione dell'isola di Canton che il controllo comprese che il sistema di controllo d'assetto era guasto. Un truciolo metallico alloggiato in una conduttura di alimentazione del carburante aveva reso inservibile uno dei propulsori di rollio in senso orario. Senza quel getto, la navicella derivava dal suo assetto normale finché il sistema automatico di stabilizzazione e controllo la riportava alla posizione orbitale di 34 gradi, e il ciclo ricominciava. La sequenza di deriva e correzione si ripeté nove volte prima della retropropulsione, e una decima tra l'accensione dei retrorazzi e il segnale telemetrico dell'indicatore di 0,05 g. I propulsori rimanenti consumarono 9,5 libbre (4,3 kg) di carburante durante la seconda orbita per mantenere la navicella allineata: ogni perdita di assetto costava più di una libbra (0,45 kg), contro le 1,5 libbre di tutta la prima orbita.

Al guasto di controllo si aggiunse quello del sistema ambientale. La temperatura del circuito del sedile e della tuta salì rapidamente da 65 a 80 °F (da 18 a 27 °C), segno che lo scambiatore di calore si stava congelando. L'aumento fece salire la temperatura corporea di Enos a 99 °F (37 °C) e poi a 100 °F (38 °C), e gli osservatori medici cominciarono a preoccuparsi per lo stato dell'animale. La temperatura si stabilizzò a 100,5 °F (38,1 °C), indizio che il sistema ambientale era tornato a funzionare. Il raffreddamento sembrò correggersi da solo, ma i problemi di assetto continuarono.

Quando la navicella si avvicinava alle Hawaii nella sua seconda orbita, i monitor medici erano disposti a lasciare che Enos completasse la terza orbita: l'occupante reggeva bene. Il team di ingegneria, al contrario, temeva che il propulsore bloccato continuasse a divorare carburante e che la navicella rimanesse senza gas di controllo d'assetto, proprio ciò che serviva per orientare il veicolo nella retropropulsione e nel rientro. La loro raccomandazione fu di terminare il volo.

Il direttore di volo Christopher Kraft avvertì i controllori delle Hawaii di essere pronti ad avviare la retropropulsione e a riportare la navicella nel Pacifico se necessario, e allertò anche quelli di Point Arguello, in California, nel caso fosse stato necessario ordinarlo al passaggio della MA-5 sulla loro verticale. Optò per lasciare che la navicella raggiungesse la posizione normale di retropropulsione della seconda orbita, vicino alla California, per ammarare nella zona primaria di recupero dell'Atlantico. Dodici secondi prima di raggiungere quel punto, Kraft decise di far rientrare Enos; Arnold Aldrich, capo controllori a Point Arguello, eseguì l'ordine. La missione passò così da tre orbite pianificate a due.

Ci fu un'ultima escursione del controllo d'assetto all'inizio del rientro; da lì in poi, la discesa e il recupero si svolsero senza incidenti. I cacciatorpediniere USS Stormes e USS Compton e un idrovolante P5M attendevano alla stazione 8, il punto di ammaraggio previsto. Tre ore e tredici minuti dopo il decollo, e nove minuti prima dell'ammaraggio, l'aereo avvistò la capsula a 5.000 piedi (1.500 m) di altitudine mentre scendeva con il paracadute principale, circa 250 miglia a sud delle Bermuda. L'informazione fu trasmessa allo Stormes e al Compton, che si trovavano a 30 miglia (48 km). Tutti gli ausili al recupero funzionarono tranne il radiofaro SARAH. L'aereo continuò a sorvolare la zona informando sugli eventi dell'ammaraggio, e rimase lì finché non arrivò lo Stormes, un'ora e quindici minuti dopo il contatto con l'acqua.

Il cacciatorpediniere issò a bordo la capsula con Enos dentro. Già in coperta, il portello fu aperto con i suoi bulloni esplosivi azionati dall'esterno tirando un cordino; la detonazione incrinò il finestrino della navicella. Il volo era durato 3 ore, 20 minuti e 59 secondi, con due orbite complete, 50.892 miglia statutarie (81.902 km) percorse e un profilo di 147,4 miglia di apogeo per 99,5 di perigeo.

Sia la navicella che lo scimpanzé sopravvissero alla missione in buone condizioni. Enos, però, era riuscito a strapparsi tutti gli elettrodi medici e il dispositivo di raccolta dell'urina, un dettaglio che la dice lunga sul suo umore dopo l'attesa. Le cronache riferiscono che era diventato irritabile durante le quasi tre ore trascorse fino al suo recupero. La capsula fu issata a bordo dello Stormes nel tardo pomeriggio e i suoi addetti dell'Aeronautica militare lo portarono immediatamente sottocoperta. Il cacciatorpediniere lo sbarcò all'ospedale della base aerea di Kindley, alle Bermuda, dove si accertò che stesse bene. Il 1° dicembre 1961 Enos lasciò le Bermuda per Capo Canaveral e, più tardi, per Holloman.

I rapporti ufficiali riassunsero il risultato senza sfumature: lo scimpanzé svolse i suoi compiti psicomotori e, al recupero, si accertò che fosse in eccellenti condizioni fisiche. Enos morì il 4 novembre 1962 per una dissenteria associata a una shigellosi resistente agli antibiotici dell'epoca. Era stato sotto osservazione costante nei due mesi precedenti, e i patologi di Holloman non trovarono alcun sintomo attribuibile o collegabile al suo volo spaziale dell'anno precedente.

Il giudizio tecnico sulla MA-5 fu che la missione era stata molto soddisfacente e che la navicella Mercury risultava ben qualificata per il volo orbitale con equipaggio. I due guasti che costrinsero ad accorciare il volo — il propulsore di rollio inservibile e il surriscaldamento di un invertitore del sistema elettrico — avrebbero potuto essere corretti se ci fosse stato un astronauta a bordo, capace di commutare i sistemi e di pilotare nelle modalità manuali. Quell'argomento, lungi dall'essere un conforto retorico, riassumeva la filosofia progettuale del Mercury: l'automazione conduceva la navicella, ma il pilota era la ridondanza finale.

Lo stesso 29 novembre 1961 furono designati John Glenn come pilota del primo volo orbitale con equipaggio e Scott Carpenter come riserva, ed entrambi iniziarono immediatamente l'addestramento specifico; gli altri cinque astronauti furono distribuiti tra i gruppi di ingegneria e operazioni del Manned Spacecraft Center appena ribattezzato per preparare la missione. Il 30 novembre arrivò a Capo Canaveral l'Atlas 109-D destinato alla MA-6. Il 6 dicembre, la sede della NASA annunciò che il primo volo con equipaggio in orbita si sarebbe svolto all'inizio del 1962: la decisione fu presa quando i dati della MA-5 indicarono che la navicella, il lanciatore e la rete di tracciamento erano pronti. Il volo di Glenn avvenne il 20 febbraio 1962. Il collaudo generale con Enos a bordo aveva svolto esattamente il ruolo per cui era stato difeso: eliminare i difetti in un volo in cui non era in gioco una vita umana.