Mercury-Atlas 7

Il calendario del Progetto Mercury assegnava il quarto volo con equipaggio a Donald K. «Deke» Slayton, con Wally Schirra come riserva. Slayton era arrivato persino a scegliere il nome della navicella: Delta 7, poiché delta è la quarta lettera dell'alfabeto greco e quello era il quarto volo con un uomo a bordo. Durante una sessione di addestramento nella centrifuga di accelerazione gli fu rilevata una fibrillazione atriale parossistica idiopatica, un'aritmia intermittente e di origine sconosciuta, e la NASA lo ritirò dal servizio di volo.

La decisione sul sostituto non seguì la logica che in seguito sarebbe diventata abituale nei programmi con equipaggio. Invece di promuovere la riserva designata, l'agenzia affidò la missione a M. Scott Carpenter, che era stato il sostituto di John Glenn nella Mercury-Atlas 6. Il ragionamento era operativo: Carpenter si era addestrato spalla a spalla con Glenn durante tutta la preparazione di quel volo, conosceva il piano delle tre orbite meglio di chiunque altro, tranne lo stesso Glenn, ed era considerato l'astronauta meglio preparato per ripeterlo. Schirra avrebbe volato in seguito, sulla Mercury-Atlas 8.

Carpenter ribattezzò la navicella Aurora 7: aurora per il cielo aperto e l'alba, come simbolo dell'inizio di una nuova era, e sette per i sette astronauti del gruppo Mercury. La coincidenza con l'indirizzo della sua infanzia a Boulder, Colorado — l'angolo tra Aurora Avenue e Seventh Street — alimentò per decenni una spiegazione più pittoresca; lo stesso Carpenter, in una conferenza tenuta al Boulder Theater nel 2003, affermò di non essersi accorto di quella coincidenza finché alcuni amici non gliela fecero notare dopo il volo, e in altre occasioni negò esplicitamente di aver preso il nome da lì.

La navicella assegnata alla missione fu la capsula Mercury numero 18, fabbricata dalla McDonnell Aircraft e consegnata a Cape Canaveral il 15 novembre 1961. Durante i controlli fu sostituito il periscopio e si lavorò sul circuito del paracadute frenante per evitare che si aprisse in anticipo, come era accaduto nel volo precedente. Fu inoltre aggiunto un commutatore di basso livello destinato a registrare le temperature in ventotto punti diversi dell'esterno e dell'interno della capsula: una strumentazione pensata per capire il comportamento termico della navicella in missioni sempre più lunghe. Questa installazione di sensori e la correzione del circuito del paracadute furono le cause del ritardo del lancio fino a maggio.

Il vettore fu un Atlas LV-3B, il veicolo 107-D, che uscì dallo stabilimento Convair di San Diego il 25 febbraio 1962 e arrivò a Cape Canaveral il 6 marzo. Le differenze rispetto al razzo di Glenn erano minori. Si era concordato che la coibentazione della paratia dei serbatoi fosse superflua e sarebbe stata eliminata nei successivi Mercury-Atlas, sebbene il 107-D la conservasse ancora; il rivestimento del serbatoio di ossigeno liquido fu ispessito ancora una volta a causa dell'aumento di peso della capsula man mano che le missioni diventavano più ambiziose.

Il 16 maggio, il Comitato di Revisione della Sicurezza di Volo esaminò le dodici missioni Atlas volate dal lancio di Glenn e le anomalie che destavano preoccupazione. Quattro avevano subito guasti gravi in volo, tre dei quali attribuiti a difetti casuali di controllo qualità difficilmente riscontrabili nella catena di produzione molto più sorvegliata del programma Mercury. Preoccupavano di più due eventi: l'esplosione di un Atlas quasi subito dopo il decollo il 9 aprile e quella di un altro durante una prova statica a Sycamore Canyon il 13 maggio. La causa non era chiara e fu attribuita provvisoriamente a una combustione instabile, un vecchio problema che aveva già distrutto diversi Atlas. La NASA concluse che quel tipo di guasto era improbabile in un Mercury-Atlas, perché questi mantenevano il veicolo trattenuto per tre secondi prima di rilasciarlo e usavano una sequenza di accensione diversa; l'analisi successiva dimostrò che quelle due esplosioni avevano un'origine completamente diversa. L'esplosione del primo Atlas-Centaur poco dopo il decollo, l'8 maggio, causò un altro allarme momentaneo finché l'analisi successiva non collocò la colpa nello stadio Centaur e non nell'Atlas.

Per la missione fu disposta intorno al pianeta la cosiddetta rete Mercury, un insieme di stazioni terrestri e navi che doveva garantire una copertura continua alla navicella. Nella Mercury-Atlas 7 era composta da quindici stazioni Mercury rafforzate con diverse dell'Atlantic Missile Range e con il Goddard Space Flight Center. I comunicatori di capsula erano distribuiti in quelle stazioni: Gus Grissom rispondeva da Cape Canaveral e Alan Shepard dalla California.

Un dettaglio minore di quella preparazione finì per avere vita propria. Nello scegliere l'orologio per il volo, Carpenter chiese a Breitling un quadrante a ventiquattro ore invece delle solite dodici, perché in orbita non ci sono giorno e notte che possano servire da riferimento. La casa produsse un Navitimer a ventiquattro ore con il regolo calcolatore della lunetta allargato su richiesta dell'astronauta, in modo che potesse essere maneggiato con i guanti spessi della tuta pressurizzata.

La Mercury-Atlas 7 fu la prima missione del programma il cui asse dichiarato era la scienza. Il piano di volo riuniva il primo studio del comportamento di un liquido in assenza di peso, realizzato su una bottiglia di vetro chiusa; fotografia terrestre e meteorologica con macchine fotografiche a mano; misurazioni di visibilità di un razzo di segnalazione sparato da terra tramite un fotometro speciale; lo studio dello strato di bagliore atmosferico che Glenn aveva osservato, per il quale Carpenter ricevette un addestramento specifico; e l'esperimento del pallone legato.

Il pallone era una sfera gonfiabile di mylar da trenta pollici, ripiegata e imballata insieme alla sua bombola di gas nel contenitore dell'antenna; l'insieme pesava due libbre. Era diviso in cinque settori di colori diversi — alluminio non colorato, giallo, arancione, bianco e un rivestimento fosforescente che appariva bianco di giorno e blu di notte — e doveva essere rilasciato vicino al perigeo, dopo la prima orbita, per fluttuare liberamente all'estremità di un cavo di nylon di trenta metri. Si cercavano due cose: studiare come l'ambiente spaziale influisce sulle proprietà riflettenti di superfici colorate, tramite osservazione visiva e fotografia, e ottenere misurazioni della resistenza aerodinamica con un estensimetro. L'esperimento risultò solo parzialmente soddisfacente.

Carpenter fu svegliato all'1:15 del mattino e fece colazione con succo d'arancia, filetto, uova, pane tostato e caffè; prima di entrare nella capsula seguì inoltre uno schema di idratazione con acqua, succo, caffè e tè dolce. Salì sulla torre di servizio alle 4:36 ed entrò nella navicella alle 4:43. A differenza di quanto accaduto nella Mercury-Atlas 6, i bulloni di tenuta del portello non diedero alcun problema. Il decollo avvenne alle 7:45 del mattino, ora della costa orientale.

Il comportamento del vettore fu eccellente, salvo una piccola anomalia: uno dei commutatori idraulici del motore sustentatore registrò una perdita di pressione e passò in posizione di abort a 265 secondi di volo. Altri dati telemetrici confermavano che il sistema idraulico funzionava normalmente e, poiché il sistema di rilevamento guasti richiedeva che scattassero due commutatori per ordinare un abort, non accadde nulla e il volo proseguì come previsto. Il guasto del commutatore fu attribuito alle basse temperature provocate da tubazioni di ossigeno liquido vicine; nei voli successivi fu aggiunto un isolamento termico per evitare che si ripetesse. Il taglio dei motori di decollo avvenne a 124 secondi e quello del sustentatore a 305. La traiettoria dell'Atlas fu così precisa che Aurora 7 raggiunse quasi esattamente i parametri orbitali previsti.

Carpenter portò a bordo, per la prima volta nel programma, alimenti solidi: cubetti liofilizzati in un sacchetto di plastica, invece della pasta che si spremeva da un tubetto. I cubetti erano rivestiti di un agente antisbriciolamento, ma è probabile che venissero schiacciati prima del lancio rompendo quel rivestimento. L'astronauta espresse preoccupazione per le briciole fluttuanti, che potevano essere aspirate dalle prese di ventilazione o provocare soffocamento. Una barretta di cioccolato inclusa nella dotazione si sciolse per la temperatura della cabina, che arrivò a sfiorare i 102 gradi Fahrenheit. Alla fine della seconda orbita, Carpenter informò il controllo che il cibo era ridotto a un disastro e che non lo avrebbe più toccato, salvo per prendere una capsula di xilosio.

A ogni alba orbitale ricomparivano le «lucciole» che Glenn aveva descritto. Carpenter le vide più simili a fiocchi di neve, notò che non sembravano realmente luminose e descrisse particelle di dimensioni, luminosità e colori diversi: alcune grigie, altre bianche e una in particolare a forma di truciolo elicoidale uscito da un tornio. Anche se sembravano muoversi a velocità diverse, non si allontanavano dalla navicella come faceva invece il coriandolo dell'esperimento del pallone. Fotografò anche diciannove volte il Sole appiattito ai tramonti orbitali.

Il mistero si risolse all'alba della terza e ultima orbita. Carpenter colpì involontariamente con la mano la parete interna della cabina e provocò all'esterno una pioggia luminosa di particelle; verificò poi di poter far staccare altre «lucciole» a piacimento colpendo la paratia. Si arrivò a sospettare che fossero colorante marcatore o repellente per squali, entrambi di colore verde, ma le prove esclusero che potessero fuoriuscire dai loro contenitori in assenza di peso. Rimasero due spiegazioni: vapore del sistema di supporto vitale convertito in cristalli di ghiaccio uscendo nel vuoto, oppure residui aderiti all'esterno che si staccavano con l'urto. La prima fu considerata più probabile: il vapore generato dal supporto vitale condensava tra la paratia e lo scudo termico, fuoriusciva nello spazio e ghiacciava.

La copertura nuvolosa fu spessa su buona parte della traccia orbitale e limitò le osservazioni terrestri. Il sudovest degli Stati Uniti e l'Africa occidentale erano sereni; la Florida non fu mai visibile.

Il guasto determinante del volo fu un'avaria intermittente del sensore di orizzonte di beccheggio, un componente del sistema di controllo automatico. Né l'astronauta né il controllo a terra se ne accorsero mentre si verificava, e il suo effetto fu un consumo eccessivo di perossido di idrogeno, il propellente dei propulsori di assetto.

Qui le fonti divergono su un punto importante e la scheda le riporta senza fonderle. La storia ufficiale del progetto pubblicata dalla NASA sostiene che, quando Carpenter passava sopra le Hawaii nella terza orbita, conservava più del quaranta per cento del carburante in entrambi i serbatoi, quantità che secondo le regole di missione lo stesso Kraft considerava sufficiente per portare la capsula in assetto di retrofrenata, mantenerla e rientrare con il sistema automatico o con quello manuale. Il racconto del volo riportato in altre fonti descrive invece uno spreco accumulato da prima, aggravato da un errore di procedura: passando alla modalità di controllo assistito, Carpenter dimenticò di disinserire il sistema manuale, cosicché entrambi rimasero attivi contemporaneamente per dieci minuti.

Su ciò che non c'è discrepanza è sulla sequenza finale. Quando il direttore di volo gli ordinò di iniziare il conto alla rovescia per la retrofrenata e di passare al controllo automatico d'assetto, Carpenter riconobbe di aver iniziato tardi i preparativi, in parte per essere stato a osservare le particelle. Allineando la navicella, scoprì che il sistema di stabilizzazione automatica non manteneva l'assetto richiesto di trentaquattro gradi di beccheggio e zero di imbardata; mentre cercava l'origine del problema, accumulò ritardo nel resto dei controlli. Accorgendosi che i suoi indicatori d'assetto non coincidevano con ciò che vedeva dal finestrino e dal periscopio, stabilì l'assetto di retrofrenata visivamente. La navicella rimase puntata venticinque gradi a destra rispetto al vero vettore retrogrado.

Alla deviazione di assetto si sommò un'accensione dei retrorazzi in ritardo di tre secondi, che da sola aggiunse circa ventiquattro chilometri all'errore di traiettoria. Dopo aver sganciato il pacco retro, gli indicatori davano un venti per cento di carburante nel serbatoio automatico e un cinque per cento in quello manuale. Carpenter intendeva usare quel residuo manuale per fissare l'assetto di rientro, ma l'indicatore era impreciso e il serbatoio era vuoto. Il risultato fu un ammaraggio a circa quattrocento chilometri dal punto previsto.

Anche la ripartizione quantitativa di quell'errore è stata raccontata in più di un modo. Una ricostruzione attribuisce circa duecentosettanta chilometri di eccesso all'imbardata di venticinque gradi provocata dal sensore guasto, tra trenta e trentadue chilometri al ritardo nell'accensione — che richiese due pressioni del pulsante di annullamento — e oltre un centinaio di chilometri al disallineamento della sequenza di accensione dei retrorazzi nello spararli manualmente, e sostiene che senza l'intervento manuale del pilota l'eccesso sarebbe stato ancora maggiore. La navicella ammarò a nordest di Portorico, a circa cinquanta miglia nautiche a nord di Anegada, nelle Isole Vergini Britanniche.

La localizzazione richiese circa un'ora. Sebbene il radiofaro SARAH di Aurora 7 emettesse la sua posizione esatta e le navi di recupero fossero già in viaggio, la NASA non trasmise quell'informazione ai media; da un furgone della CBS in Florida, Walter Cronkite descrisse una scena cupa e parlò di un silenzio quasi intollerabile mentre migliaia di persone pregavano. Vi fu una reale preoccupazione pubblica sul fatto che Carpenter fosse sopravvissuto.

Consapevole che le navi avrebbero impiegato tempo e del rischio che la capsula affondasse, come era accaduto a Grissom con la Liberty Bell 7, Carpenter uscì dal collare della navicella — una manovra che Glenn, meno agile, non era riuscito a compiere —, gonfiò la sua zattera di salvataggio e attese. Il mare intorno a lui si tinse di verde per il colorante di segnalazione. La zattera non aveva radio.

Circa trentasei minuti dopo l'ammaraggio avvistò due aerei. Un P2V Neptune dello squadrone di pattugliamento 18, decollato dalla stazione navale di Jacksonville, fu il primo ad avvistarlo e a segnalarne la posizione; lo seguì un Piper Apache che girò in cerchio e fotografò la scena, e poi aerei SC-54 Skymaster, uno dei quali lanciò con il paracadute due sommozzatori, l'aviere scelto John F. Heitsch e il sergente Ray McClure, mentre un altro fece cadere un collare di galleggiamento che i sommozzatori fissarono alla capsula. Fu lanciata una batteria radio, ma non la radio. Arrivò un SA-16 Albatross dell'Aeronautica pronto a recuperarli, ma il controllo missione lo vietò per timore che l'idrovolante si rompesse con il moto ondoso, sebbene il suo equipaggio non lo considerasse pericoloso. Tre ore dopo, un elicottero HSS-2 Sea King recuperò Carpenter e lo portò sulla portaerei Intrepid.

In mare, il cacciatorpediniere Farragut fu la prima nave a raggiungere la navicella, circa quaranta minuti dopo l'ammaraggio, e rimase a sorvegliarla finché non arrivò la John R. Pierce con l'attrezzatura necessaria per rimorchiarla fino a Roosevelt Roads, a Portorico, da dove Aurora 7 fu trasportata via aerea a Cape Canaveral. A parte un lieve stato di spossatezza, Carpenter era in buone condizioni e di buon umore, e le visite mediche successive non riscontrarono alterazioni fisiche né anomalie significative.

Il rapporto di missione fu esplicito in entrambe le direzioni. Definì il guasto del sensore di orizzonte di beccheggio come l'unico guasto critico verificatosi, e allo stesso tempo mise per iscritto che il pilota lo aveva compensato adeguatamente nelle operazioni successive, cosicché il successo della missione non fu compromesso. Tutti gli obiettivi primari furono considerati raggiunti e il comportamento della navicella e del vettore fu giudicato eccellente in quasi tutti gli aspetti. Le temperature di cabina e della tuta furono alte ma tollerabili, e vi furono tratti di incertezza nei dati di bioistrumentazione, sebbene sempre accompagnati da informazioni che confermavano il benessere dell'astronauta. La lettura che se ne trasse fu che il sistema di riserva — il pilota umano — poteva portare a termine una missione quando l'automatismo falliva.

La lettura dei responsabili operativi fu molto diversa. La storia ufficiale del progetto pubblicata dalla NASA nel 1989 riporta che, fino al terzo passaggio sopra le Hawaii, Christopher C. Kraft, che diresse il volo da Cape Canaveral, considerava quella la missione più riuscita fino ad allora e che tutto era andato perfettamente, salvo un certo eccesso di consumo di perossido di idrogeno. Nelle sue memorie del 2001, Kraft scrisse che Carpenter stava ignorando completamente la richiesta di controllare i suoi strumenti e che giurò che non avrebbe più volato nello spazio; intitolò «L'uomo ha fallito» il capitolo dedicato a quel volo.

Altre voci dello stesso controllo missione sfumarono quel giudizio. Gene Kranz, allora vicedirettore di volo, riconobbe che nel programma Mercury la sorveglianza del consumo e altri aspetti dell'operatività del veicolo erano responsabilità tanto o più dei controllori a terra, e ammise che si era impiegato troppo tempo ad affrontare lo stato del carburante e che si sarebbe dovuto essere più decisi nel far procedere le checklist. Un membro d'equipaggio distratto e in ritardo rispetto al piano di volo, scrisse, è un pericolo per la missione e per se stesso.

C'è inoltre una lettura organizzativa: buona parte della critica all'operato di Carpenter è stata spiegata con le tensioni tra l'ufficio astronauti e quello dei controllori di volo, e con il risentimento latente di questi ultimi verso lo status di eroi dei primi. Tom Wolfe osservò che si poteva discutere la gestione del rientro, ma che accusare Carpenter di essere stato preda del panico non corrispondeva ai dati telemetrici del suo ritmo cardiaco e respiratorio. Memorie successive, come quelle di Gene Cernan, riaccesero la polemica: in esse si sostiene che Carpenter rovinò il proprio volo girovagando, non prestando sufficiente attenzione al lavoro e perdendo il segnale di retrofrenata, e vi si riportano persino voci sul suo ingresso nel programma. Di fronte a tutto ciò, Carpenter rispose nel 2001 con una lettera al The New York Times, scritta come replica a una recensione delle memorie di Kraft, in cui sostenne che i guasti di sistema riscontrati durante il volo avrebbero causato la perdita della capsula e il fallimento totale della missione se non ci fosse stato un uomo a bordo, e che i suoi rapporti e le sue sessioni di analisi successive portarono a cambiamenti importanti nella progettazione della capsula e nei piani di volo seguenti. Non fu l'unico problema di questo tipo: Schirra avrebbe avuto in seguito difficoltà con il pulsante di annullamento nella Mercury-Atlas 8.

Carpenter non tornò più a volare nello spazio. La conseguenza immediata del volo fu l'esclusione dalle missioni successive. Nel 1964 ottenne il permesso della NASA per un'aspettativa con cui entrò a far parte del progetto SEALAB della Marina come acquanauta; durante l'addestramento subì lesioni che lo lasciarono senza idoneità al volo e chiusero definitivamente la possibilità di un secondo volo spaziale. Nel 1965 trascorse ventotto giorni vivendo sul fondo del mare al largo della costa della California come parte di SEALAB II. Tornò poi alla NASA come assistente esecutivo del direttore del Manned Spacecraft Center e nel 1967 entrò a far parte del Deep Submergence Systems Project della Marina come direttore delle operazioni degli acquanauti per SEALAB III. Si ritirò dalla NASA nel 1967 e dalla Marina nel 1969 con il grado di capitano di corvetta. È l'unico essere umano ad essere stato al contempo astronauta e acquanauta.

Al di là della polemica, la Mercury-Atlas 7 portò al programma cose che nessun altro volo breve portò. Suoi sono i primi dati sul comportamento di un liquido in assenza di peso, l'identificazione dello strato di bagliore atmosferico che Glenn aveva descritto e una serie di fotografie di formazioni terrestri e fenomeni meteorologici. L'esperimento del pallone, pensato per misurare la resistenza aerodinamica e la visibilità dei colori nello spazio, funzionò solo in parte. Il volo risolse inoltre, quasi per caso, l'enigma delle «lucciole» ereditato dalla Mercury-Atlas 6.

Dal lato dell'ingegneria, la modifica delle unità di spinta del sistema di controllo della navicella fu giudicata efficace, e l'installazione di sensori termici lasciò dati di temperatura in ventotto punti che alimentarono gli studi successivi. Una di quelle prove secondarie continuò a dare risultati molto più avanti: nel gennaio 1963, la McDonnell informò il Manned Spacecraft Center dello studio degli effetti termici delle toppe di vernice bianca applicate sulle navicelle di MA-7 e MA-8, un quadrato di sei pollici di lato dipinto accanto a una superficie ossidata per confrontare le temperature. Le differenze strutturali tra i punti impedirono che la prova fosse conclusiva, ma le temperature registrate bastarono a stabilire che le superfici dipinte erano più fredde sotto la toppa e nel punto corrispondente dell'interno. L'esperimento del pallone legato fu inoltre ripreso, con un approccio simile, tra le proposte per il volo di un giorno della Mercury-Atlas 9, e le fotografie scattate da Carpenter furono usate in studi estranei al programma, come quelli del Massachusetts Institute of Technology sulle osservazioni in fase di crociera.

Nell'agosto 1962 si tenne all'hotel Rice di Houston una conferenza dedicata agli aspetti tecnici della missione. Nel complesso, il volo qualificò ulteriormente i sistemi della navicella Mercury per le operazioni orbitali con equipaggio e fornì le prove necessarie per passare a missioni di durata estesa, con requisiti di sistema più esigenti: la strada che avrebbe portato alla Mercury-Atlas 8 e, poi, alla missione di un giorno della Mercury-Atlas 9.

Aurora 7 è conservata in esposizione al Museum of Science and Industry di Chicago, Illinois.