Mercury-Atlas 9

Quando Walter Schirra ammarò dopo le sei orbite di Mercury-Atlas 8, nell'ottobre 1962, il programma Mercury aveva già fatto ciò che gli era stato chiesto: mettere in orbita uno statunitense, mantenervelo per diverse orbite, riportarlo a terra e ripetere l'operazione. La discussione che si aprì allora all'interno della NASA non era tecnica, ma strategica. Una parte dell'agenzia sosteneva che MA-8 dovesse essere l'ultimo volo Mercury: il materiale di prima generazione era già stato spinto abbastanza lontano, rischiare in una missione ancora più lunga non era giustificato ed era più sensato concentrare lo sforzo sul programma Gemini.

I responsabili del Manned Spacecraft Center sostenevano il contrario. Ritenevano che il team Mercury dovesse avere l'opportunità di verificare come si comportasse un essere umano nello spazio per un giorno intero. C'era inoltre un argomento di confronto diretto: tutte le navicelle sovietiche Vostok monoposto lanciate dopo la Vostok 1 erano durate più di un giorno, per cui un volo lungo di Mercury avrebbe messo la navicella statunitense allo stesso livello di quella sovietica.

La discussione si risolse a favore del volo. Nel settembre 1962 la NASA concluse con la McDonnell l'accordo per modificare quattro capsule Mercury — le numero 12, 15, 17 e 20 — in una configurazione capace di sostenere una missione di un giorno. In ottobre, la capsula 20 fu consegnata a Cape Canaveral assegnata esplicitamente al volo di un giorno MA-9, e il 19 di quel mese la McDonnell comunicò che tutti i test dei sistemi di quella navicella erano completati. La macchina del programma si mise in moto in parallelo: il 16 novembre il Manned Spacecraft Center presentò al Dipartimento della Difesa i requisiti di recupero e di rete di tracciamento per la missione, il 28 novembre il Simulatore Mercury 2 fu modificato alla configurazione orbitale di un giorno, e il 3 e 4 dicembre si tenne alla base aerea di Patrick, in Florida, una conferenza preoperativa per rivedere i piani e lo stato di preparazione del supporto militare.

La portata del volo crebbe strada facendo. Il 3 gennaio 1963 la NASA fece piani provvisori per estendere la missione da 18 a 22 orbite, e nello stesso mese il capo delle relazioni pubbliche del centro arrivò a dire, davanti a un pubblico di direttori dell'Associated Press del Texas, che il volo di Cooper avrebbe potuto arrivare a 22 orbite e durare 34 ore. Sempre nel dicembre 1962 furono proposte le tre categorie di esperimenti che avrebbero poi dato forma al piano di volo: ingegneria e operazioni di volo spaziale, esperimenti biomedici e scienze spaziali. E quando nel gennaio 1963 una commissione del Congresso chiese alla NASA se ci sarebbe stato un altro volo Mercury dopo MA-9, la risposta fu che, se i dati ottenuti non fossero bastati, restavano un lanciatore e una navicella di riserva disponibili per coprire i requisiti.

Le modifiche della configurazione di un giorno seguirono una logica semplice e dura: togliere ciò che non fosse indispensabile per fare spazio a ciò che permettesse di durare più a lungo. Furono rimossi il periscopio e una serie ridondante di propulsori, e furono aggiunte batterie supplementari e serbatoi di ossigeno aggiuntivi. Il prezzo fu il peso. L'attrezzatura aggiunta e i materiali di consumo necessari per un giorno di volo aumentarono considerevolmente la massa di Faith 7, che arrivò a superare le 3.000 libbre (1.400 kg) e divenne la capsula Mercury più pesante mai volata.

Il monitoraggio di questi cambiamenti fu meticoloso. L'11 gennaio 1963 l'ufficio di ingegneria di progetto a Cape Canaveral verbalizzò il numero di modifiche introdotte sulla navicella 20 dal suo ricevimento, in un rapporto dedicato proprio alle differenze tra la navicella 16 (MA-8) e la navicella 20 (MA-9). Tre giorni dopo, la navicella 15A fu ridesignata 15B e assegnata come riserva di MA-9. L'addestramento fu pianificato con lo stesso livello di dettaglio: il 21 gennaio, dopo aver rivisto i sistemi della navicella e le regole della missione, la sezione simulazioni redasse un piano di addestramento al simulatore per il volo.

Il lanciatore ricevette tante attenzioni quante la capsula. L'Atlas impiegato per MA-9 incorporava diversi miglioramenti tecnici, il più notevole un sistema di propulsione perfezionato con accenditore ipergolico che eliminava la necessità di tenere il vettore vincolato per alcuni secondi sul traliccio per evitare una combustione irregolare. I motori MA-2 migliorati montavano teste di iniezione con deflettori oltre all'accenditore ipergolico, per cui i sensori di spegnimento per combustione irregolare furono fatti operare ad anello aperto e solo a scopo qualitativo. Sopprimere i tre secondi di ritenuta ebbe inoltre una conseguenza utile: il propellente risparmiato permetteva di allungare il tempo di combustione del lanciatore. Su MA-8 erano stati tolti 112 galloni di carburante prima del lancio e quel prolungamento non era stato possibile; in questo volo, invece, ci sarebbe stato propellente sufficiente.

La fiducia, tuttavia, non era cieca. Con sette lanci Mercury consecutivi coronati dal successo, i guasti dei primi tempi sembravano lontani all'inizio del 1963, ma la storia dell'Atlas restava irregolare. Nella prima riunione dei responsabili dell'anno, l'11 gennaio, Walter Williams fece notare che l'Aeronautica non aveva ancora spiegato due guasti di Atlas F avvenuti nella seconda metà del 1962; finché le commissioni d'inchiesta non avessero pubblicato le loro conclusioni scagionando per associazione l'Atlas D, il volo di Cooper avrebbe potuto slittare. Tra il volo di Schirra e quello di Cooper ci furono cinque guasti di vettori Atlas D, uno dei quali un Atlas-Agena e il resto test operativi del missile.

Lo stesso 130-D diede uno spavento amministrativo prima di volare: alla sua uscita di fabbrica del 30 gennaio gli fu riscontrato un cablaggio danneggiato e dovette essere restituito per la riparazione. Uscì una seconda volta il 15 marzo e superò i test senza problemi, al punto che gli ingegneri della Convair dissero che era il loro miglior esemplare fino a quel momento. Gli attuatori del lanciatore furono spostati leggermente per evitare che si ripetesse il transitorio di rollio al decollo comparso su MA-8, e furono introdotte diverse modifiche minori derivate dalle analisi successive ai guasti dell'Atlas dell'anno precedente: un rivestimento plastico all'interno delle turbopompe per impedire che le palette sfregassero contro l'involucro provocando un'esplosione per scintilla d'attrito, miglioramenti nel cablaggio del programmatore e misure aggiuntive per evitare un incendio nella sezione di spinta o nei suoi dintorni.

Gordon Cooper era stato il riservista di Schirra su MA-8. Il 13 novembre 1962 fu nominato pilota della missione di un giorno MA-9, allora prevista per aprile 1963, con Alan Shepard come riservista. Cooper decise di chiamare la sua capsula Faith 7 per la fiducia che riponeva nel lanciatore Atlas e nella navicella Mercury nel portare a termine la missione, un nome che, come riportato dal The Washington Post, alcuni responsabili della NASA accolsero con scetticismo.

Nella sua prima conferenza stampa, l'8 febbraio, Cooper ammise di non sapere granché dei problemi del lanciatore e preferì parlare dei miglioramenti introdotti sulla sua capsula. La preparazione proseguì finché, il 22 aprile 1963, l'Atlas 130-D e la navicella 20 furono impilati sulla rampa del Complesso di Lancio 14.

Il dispositivo schierato per seguire e recuperare il volo fu enorme, e rispondeva a una particolarità della missione: MA-9 avrebbe sorvolato quasi tutte le regioni del pianeta comprese tra i 32,5 gradi di latitudine nord e i 32,5 gradi di latitudine sud. Per coprire quella fascia furono assegnati alla missione 28 navi, 171 aerei e 18.000 militari. Gli stessi compagni di corso di Cooper si sparsero per il mondo: oltre a Shepard come riservista, John Glenn si imbarcò su una nave di comando vicino al Giappone, Scott Carpenter si posizionò alle Hawaii, Gus Grissom in una stazione di tracciamento in Messico, Wally Schirra fece da comunicatore di capsula nel controllo missione di Cape Canaveral e Deke Slayton fece da osservatore al Cape. La direzione di volo fu organizzata su due turni, con Chris Kraft a capo del team rosso e John Hodge di quello blu.

Il primo tentativo fu il 14 maggio. Quando Cooper entrò in Faith 7 alle 6:36 del mattino trovò un regalo lasciato da Shepard: sapendo che Cooper avrebbe avuto a disposizione una nuova versione del dispositivo di contenimento dell'urina che lui non aveva avuto sul suo volo Mercury-Redstone 3 — e che lo aveva costretto a urinare dentro la tuta durante una lunga ritenuta del conto alla rovescia —, gli aveva lasciato per scherzo una ventosa, con la scritta "rimuovere prima del lancio" sul manico. Né il regalo né Cooper volarono quel giorno: problemi con il radar delle Bermuda e con il motore diesel che ritraeva la torre di servizio costrinsero a rinviare al 15 maggio.

Faith 7 decollò dal Complesso di Lancio 14 alle 8:04:13 del mattino, ora orientale, del 15 maggio 1963. A T+60 secondi l'Atlas avviò il suo programma di beccheggio e poco dopo la navicella attraversò la zona di massima pressione dinamica. A T+2 minuti e 14 secondi Cooper notò lo spegnimento dei motori accelerati e la separazione: i due motori laterali dell'Atlas restavano indietro. Subito dopo fu eiettata la torre di fuga. A T+3 minuti la cabina sigillò la sua pressione a 5,5 psi (38 kPa) e Cooper comunicò che Faith 7 era in ordine.

Verso T+5 minuti si verificò lo spegnimento del motore sustentatore e Faith 7 entrò in orbita a 17.547 mph (7.844 m/s). Dopo la separazione, la navicella ruotò nell'assetto orbitale e Cooper vide l'Atlas esaurito rimanere indietro e ruotare su se stesso per circa otto minuti. Sopra Zanzibar, nella prima orbita, seppe che i parametri orbitali erano abbastanza buoni per almeno 20 orbite; e passando su Guaymas, in Messico, ancora nella prima orbita, il comunicatore di capsula Gus Grissom gli comunicò che i computer a terra lo davano idoneo per sette orbite.

Il comportamento del lanciatore fu nel complesso eccellente. Il sistema di propulsione migliorato funzionò bene, con una spinta dei motori accelerati leggermente superiore al nominale. Tra T+55 e T+120 secondi si registrò uno sciabordio misurabile del propellente, causato da guadagni del pilota automatico leggermente inferiori ai nominali. La traiettoria risultò leggermente più alta del nominale perché la tensione continua del sistema elettrico del lanciatore era di circa 0,7 volt superiore al normale, effetto compensato dalle prestazioni superiori al nominale dei motori. Lo spegnimento degli accelerati avvenne a T+132 secondi, l'eiezione della torre di fuga a T+141 e lo spegnimento del sustentatore a T+303.

All'inizio della terza orbita Cooper ripassò la sua lista di undici esperimenti. Il primo consisteva nell'espellere dalla prua della navicella una sfera di sei pollici (152 mm) di diametro dotata di luci stroboscopiche allo xeno, per verificare se un pilota potesse individuare e seguire un faro intermittente in orbita. A T+3 ore e 25 minuti azionò l'interruttore e udì e sentì il faro separarsi, ma non riuscì a vederlo né al crepuscolo né nel passaggio notturno. Nella quarta orbita lo vide, lampeggiante, e lo raccontò a Scott Carpenter da Kauai, alle Hawaii, dicendo che era stato con la "bestiolina" tutta la notte. Lo rivide nelle orbite quinta e sesta.

Sempre nella sesta orbita, verso T+9 ore, preparò le telecamere, regolò l'assetto della navicella e dispose gli interruttori per dispiegare un pallone trainato dalla prua: un pallone di pellicola in PET da 30 pollici (762 mm) dipinto d'arancione fluorescente, gonfiato con azoto e collegato tramite un cavo di nylon di 100 piedi (30 m) al contenitore dell'antenna. Un estensimetro nel contenitore avrebbe dovuto misurare la differenza di resistenza atmosferica tra il perigeo, a circa 100 miglia (160 km), e l'apogeo, a circa 160 miglia (260 km). Cooper tentò di espellerlo più volte e il pallone non uscì.

Nella settima orbita, mentre eseguiva esperimenti di radiazione, Cooper superò il record orbitale di Schirra. Trascorse dieci ore di volo, la stazione di tracciamento di Zanzibar gli comunicò che era autorizzato per 17 orbite. Compiva un giro della Terra ogni 88 minuti e 45 secondi, con un'inclinazione di 32,55 gradi rispetto all'equatore.

Il raccolto di osservazioni fu notevole. Cooper riferì di riuscire a distinguere strade, fiumi, piccoli villaggi e persino case isolate quando l'illuminazione e lo sfondo erano favorevoli, un'affermazione che sarebbe stata confermata più tardi dagli equipaggi di due persone di Gemini, uno dei quali includeva lo stesso Cooper. Nella nona orbita, senza sonno, scattò alcune delle migliori fotografie del volo: gli altipiani del Tibet e l'Himalaya. Nella sedicesima, ormai di notte, inclinò la navicella per seguire lentamente il piano dell'eclittica e osservò dal finestrino la luce zodiacale e lo strato di luminescenza notturna, che fotografò da Zanzibar fino all'isola di Canton attraversando il lato notturno; le immagini risultarono sovraesposte, ma conservavano dati preziosi. Ottenne inoltre fotografie del Nord Africa, della penisola arabica, dell'India orientale, della Birmania e della regione dell'Himalaya, e alcune del Pacifico e dell'Oceano Indiano. Le condizioni meteorologiche mondiali durante il volo furono estremamente favorevoli, con la maggior parte delle regioni sorvolate dominate da zone di alta pressione — nei tre voli precedenti solo il Sahara occidentale e il sud-ovest degli Stati Uniti erano stati in modo affidabile sereni —, sebbene la foschia e l'inquinamento atmosferico gli abbiano impedito di vedere Los Angeles e Calcutta pur sorvolandole.

All'inizio dell'orbita 17, attraversando Cape Canaveral, Cooper trasmise al controllo missione immagini televisive in bianco e nero a scansione lenta. L'immagine mostrava una sagoma fantasmatica dell'astronauta, in cui si distinguevano a malapena il casco e i tubi: era la prima volta che un astronauta statunitense inviava immagini televisive dallo spazio. Nelle orbite 17 e 18 scattò fotografie meteorologiche a infrarossi e immagini del lembo terrestre con la Luna che tramontava, e riprese le misurazioni di radiazione con il contatore Geiger. Cantò durante le orbite 18 e 19 e si meravigliò del verde della Terra. Si avvicinavano le trenta ore di volo.

Il periodo di riposo previsto andava dalla nona alla tredicesima orbita. Cooper cenò con un purè di manzo arrosto in polvere con acqua, fotografò l'Asia e riferì lo stato della navicella, ma non aveva sonno e approfittò della nona orbita per fotografare. Dormì in modo intermittente per le sei ore successive, tra le orbite 10 e 13, svegliandosi di tanto in tanto per scattare altre fotografie, registrare rapporti di stato e regolare di nuovo il controllo della temperatura della sua tuta, che si scaldava o si raffreddava eccessivamente. Nel corso del volo fece diversi pisolini di circa un'ora ciascuno e soffrì qualche fastidio per la pressione della tuta sulle ginocchia, che alleviò spostando leggermente i piedi verso l'alto.

Il cibo fu il punto debole. Cooper ebbe scarso appetito e mangiò solo perché era in programma. I contenitori di cibo e l'erogatore d'acqua si rivelarono poco maneggevoli e non riuscì a preparare correttamente le confezioni di cibo liofilizzato, per cui si limitò a cibo in cubetti e panini monoboccone; i cubetti gli sembrarono in gran parte immangiabili, il che contribuì a fargli mangiare poco. Non ebbe difficoltà a urinare e il sistema di raccolta funzionò bene, sebbene travasare l'urina nei sacchetti di stoccaggio in una cabina così stretta risultasse scomodo. Qualche tempo prima del rientro, seguendo un ordine, prese una compressa di destroanfetamina per garantire il suo stato di allerta, e riferì di non aver più avuto sonno per il resto del volo.

Nell'orbita 14 fece il punto sullo stato della navicella: la riserva di ossigeno era sufficiente e il perossido per il controllo d'assetto era al 69 per cento nel serbatoio automatico e al 95 per cento in quello manuale. La quindicesima orbita fu dedicata quasi interamente a calibrare gli strumenti e sincronizzare gli orologi.

Il primo indizio di problema comparve nell'orbita 19, quando si accese la spia degli 0,05 g della navicella. Si rivelò un indicatore difettoso: la navicella non stava rientrando. Nell'orbita 20 Cooper perse tutte le indicazioni di assetto. Nella 21 si verificò un cortocircuito nella barra collettrice che alimentava l'inverter principale da 250 VA (115 V, 400 Hz), il che tolse energia elettrica al sistema automatico di stabilizzazione e controllo. Il guasto fu quindi progressivo: un falso allarme, poi la perdita del riferimento di assetto e infine il cedimento dell'automatismo che avrebbe orientato la capsula per il retrorazzo.

Ai guasti si aggiunse un dato scomodo: Cooper si accorse che il livello di anidride carbonica stava salendo sia in cabina sia nella sua tuta. Passando su Zanzibar lo riferì a Carpenter con una frase rimasta nell'aneddotica del programma: le cose cominciavano ad accumularsi un po'. Per tutta la sequenza mantenne la calma.

Nell'orbita 21, John Glenn, a bordo della nave di tracciamento Coastal Sentry Quebec, vicino a Kyushu (Giappone), aiutò Cooper a preparare una lista di controllo rivista per il retrorazzo: a causa dei guasti, molti dei passaggi avrebbero dovuto essere eseguiti manualmente. In quest'ultimo giro solo le Hawaii e Zanzibar restavano alla portata radio, ma le comunicazioni furono buone.

Al termine dell'orbita 21 Cooper tornò a contattare Glenn sul Coastal Sentry Quebec. Riferì che la navicella era in assetto da retrorazzo e che la manteneva manualmente, e che la lista di controllo era completa. Glenn gli fece un conto alla rovescia di dieci secondi. Cooper mantenne la navicella allineata con un angolo di beccheggio verso il basso di 34 gradi e azionò manualmente i retrorazzi, al segnale convenuto. Per pilotare la manovra aveva tracciato linee sul finestrino con cui mantenersi allineato con le costellazioni; in seguito raccontò di aver usato il proprio orologio da polso per cronometrare l'accensione e i propri occhi per mantenere l'assetto.

Quindici minuti dopo Faith 7 ammarava a sole quattro miglia (6 km) dalla nave di recupero principale, la portaerei USS Kearsarge, a 70 miglia nautiche (130 km) a sud-est dell'isola di Midway, nel Pacifico. Fu l'ammaraggio più preciso ottenuto fino a quel momento, e fu conseguito proprio senza controlli automatici. L'ammaraggio avvenne 34 ore, 19 minuti e 49 secondi dopo il decollo. La navicella si adagiò momentaneamente sull'acqua e tornò a raddrizzarsi da sola. Gli elicotteri lanciarono i nuotatori di soccorso e trasmisero la richiesta di Cooper — ufficiale dell'Aeronautica — di poter essere issato a bordo della portaerei della Marina; il permesso fu concesso. Quaranta minuti dopo il portello esplosivo si apriva già sul ponte del Kearsarge e Cooper uscì da Faith 7 accolto con entusiasmo.

L'esame medico successivo riscontrò in Cooper una leggera disidratazione e un certo grado di ipotensione ortostatica per aver trascorso un giorno intero seduto nella capsula; a parte questo non si rilevarono effetti significativi del volo. Era esattamente il tipo di dato che la missione era andata a cercare: cosa succede a un essere umano dopo ventiquattro lunghe ore in assenza di peso.

Il riconoscimento pubblico fu immediato. Il 21 maggio 1963 il presidente John F. Kennedy consegnò a Cooper la Medaglia al Servizio Distinto della NASA alla Casa Bianca, e lo stesso giorno l'astronauta si rivolse a una sessione congiunta del Congresso. Il giorno seguente, 22 maggio, New York celebrò i successi della missione e del suo pilota con una sfilata di coriandoli lungo il Canyon of Heroes, a Broadway, con milioni di persone in strada.

Dopo MA-9 si tornò a discutere se convenisse volare un'altra missione Mercury. La proposta, Mercury-Atlas 10, era un volo di tre giorni e 48 orbite che avrebbe pilotato Alan Shepard nell'ottobre 1963. Alla fine la NASA decise che era il momento di passare al programma Gemini e MA-10 non volò mai. Il programma Mercury aveva raggiunto tutti i suoi obiettivi.

Il volo di Cooper lasciò due eredità di ordine diverso. Una è di dati: la dimostrazione che la capsula e il suo pilota potevano resistere più di un giorno in orbita, con il registro medico, i materiali di consumo e il comportamento dei sistemi misurati lungo tutto quel periodo. L'altra è di dottrina: quando l'elettronica si guastò, il volo fu salvato perché c'era a bordo un pilota capace di sostituirla, e quella lezione — l'essere umano come sistema di riserva, non come passeggero — passò intera al programma successivo, in cui gli equipaggi di due persone di Gemini avrebbero confermato anche le osservazioni visive che Cooper aveva riportato da Faith 7. La capsula stessa sopravvive: Faith 7 è esposta allo Space Center Houston, a Houston, in Texas.