Mercury-Redstone 3

Il programma Mercury nacque con un obiettivo dichiarato fin dall'inizio: mettere un astronauta in orbita attorno alla Terra e riportarlo vivo. I voli suborbitali con il razzo Redstone non erano il fine, ma il gradino precedente, il modo di verificare con un vettore modesto ciò che poi sarebbe stato affidato all'Atlas. In questo schema, la MR-3 era il primo volo con un uomo a bordo di una sequenza che portava già anni di preparazione.

La sequenza si spezzò il 12 aprile 1961. Quel giorno l'Unione Sovietica lanciò Yuri Gagarin sulla Vostok 1 e completò un'orbita attorno alla Terra. Il primo essere umano nello spazio non era americano, e non lo sarebbe stato nemmeno il primo in orbita. Quando la MR-3 decollò tre settimane dopo, il confronto era servito: quindici minuti di arco balistico contro un giro completo del pianeta. Buona parte della storia successiva del programma — e dell'impegno lunare arrivato poche settimane dopo — si spiega con quella distanza tra ciò che si poté fare e ciò che il rivale aveva già fatto.

La navicella destinata alla MR-3, la capsula Mercury numero 7 uscita dalla fabbrica McDonnell, arrivò a Capo Canaveral il 9 dicembre 1960. L'aspettativa iniziale era di lanciarla poco dopo averla resa disponibile, ma l'esame della navicella dimostrò che necessitava di un lavoro di sviluppo e test molto più lungo del previsto prima di poterla considerare sicura per portare una persona. Poiché quella capsula specifica era riservata dall'estate per il primo volo con equipaggio, la decisione fu di attendere che fosse pronta invece di sostituirla con un'altra: la data provvisoria slittò al 6 marzo.

Il vettore seguì un cammino altrettanto accidentato. Il Redstone previsto originariamente per la missione, l'unità numero 3, era arrivata al Capo agli inizi di dicembre, ma finì per essere impiegata nel volo di prova MR-1A del 19 dicembre. Il sostituto, il Redstone numero 7, non arrivò fino a fine marzo, quando la missione era già stata rinviata di nuovo per un motivo diverso e più serio.

Alla fine del 1960 cresceva l'inquietudine sull'affidabilità del Redstone come vettore con equipaggio, e il volo MR-2 la confermò. Quella missione portava a bordo lo scimpanzé Ham e subì problemi tecnici durante la salita che spinsero la navicella più in alto, più lontano e più veloce del previsto. Il volo si prolungò di due minuti oltre il previsto e il rientro sottopose l'animale a 14,7 g invece dei circa 12 g calcolati. L'ammaraggio avvenne a sessanta miglia dalla nave di recupero più vicina e trascorsero più di due ore e mezza prima che un elicottero potesse issare la capsula, che a quel punto stava per affondare.

Con questo precedente, la NASA non era disposta a lanciare la MR-3 senza ulteriore lavoro di sviluppo. Alla fine di febbraio restavano ancora sette modifiche importanti del vettore in attesa di verifica in volo. Fu aggiunto al calendario un volo di prova supplementare, MR-BD — da «Booster Development», inizialmente designato MR-2A —, che decollò il 28 marzo. Quel volo spinse la MR-3 di un altro mese, fino al 25 aprile, ma risultò praticamente perfetto e spianò la strada: la missione con equipaggio poteva proseguire senza ulteriori ritardi significativi da parte del razzo.

Vista da oggi, la catena MR-2 → MR-BD → MR-3 è il miglior argomento a favore dei voli senza equipaggio del programma. Lo spavento di Ham non fu un aneddoto simpatico con uno scimpanzé: fu l'avviso che evitò che un pilota umano volasse su un vettore con sette correzioni non verificate.

Il pilota della MR-3 era stato deciso diversi mesi prima, all'inizio di gennaio, e la decisione fu di Robert R. Gilruth, responsabile del programma. Gilruth scelse Alan Shepard, della Marina, come pilota principale, e designò come riserve John Glenn, del Corpo dei Marines, e Gus Grissom, dell'Aeronautica. Il resto dei Mercury Seven continuò ad addestrarsi per le missioni successive.

I tre nomi furono annunciati alla stampa il 22 febbraio senza dire quale di loro avrebbe volato. Gilruth voleva mantenere aperte le sue opzioni nel caso fosse servito un cambio dell'ultimo minuto, così il nome di Shepard fu reso pubblico solo dopo che il primo tentativo di lancio venne annullato. Il giorno del volo, Glenn agì come riserva di Shepard, mentre Grissom concentrava la propria preparazione sulla MR-4, il volo suborbitale successivo.

Shepard battezzò la sua capsula Freedom 7. Il suo ragionamento era quello di un pilota collaudatore: gli aviatori hanno sempre dato un nome ai loro velivoli, è una tradizione, e non gli venne in mente di non farlo. Consultò il nome con la moglie Louise, con la sua riserva John Glenn e con Gilruth, e a tutti piacque.

Il «7» finale rimase associato ai sette astronauti del primo gruppo, sebbene alcune fonti lo colleghino al fatto che la navicella fosse il modello numero 7 della McDonnell. Quale che fosse l'origine, il gesto fissò un doppio precedente seguito da tutti gli equipaggi Mercury: dare un nome alla navicella e farlo terminare in sette.

Il primo tentativo di lancio fu il 2 maggio 1961 e venne annullato per il meteo due ore e venti minuti prima dell'orario previsto, con Shepard già vestito e pronto ad attendere in un hangar. Il volo fu riprogrammato per due giorni dopo e slittò di nuovo di un giorno per condizioni meteo avverse, fino al 5 maggio, con un orario di lancio fissato alle 7:20 del mattino.

Il conto alla rovescia iniziò alle 20:30 della sera precedente. Shepard fece colazione con bistecca e uova, pane tostato, caffè e succo d'arancia: un menù che sarebbe diventato tradizione per le mattine di lancio. Entrò nella navicella alle 5:15, poco più di due ore prima dell'orario previsto. Alle 7:05 il conto alla rovescia fu sospeso per un'ora per lasciare che la nuvolosità si diradasse — la buona visibilità era essenziale per le fotografie della Terra — e per riparare un'unità di alimentazione elettrica. Poco dopo la ripresa, fu necessario fermarlo di nuovo per riavviare un computer del Goddard Space Flight Center.

Le interruzioni non pianificate sommarono poco più di due ore e mezza, e con esse Shepard accumulò quasi tre ore disteso sulla schiena dentro la capsula. Da qui nacque uno degli episodi più citati del volo: poiché la missione sarebbe durata meno di venti minuti, nessuno aveva previsto un dispositivo di raccolta dell'urina, e Shepard comunicò al blocco che il bisogno era urgente. Rimuoverlo avrebbe richiesto di rimontare la camera bianca e smontare il portello imbullonato, così annunciò che avrebbe urinato nella tuta; quando gli obiettarono che ciò avrebbe cortocircuitato gli elettrodi medici, rispose di togliere la corrente. Così fu fatto. La posizione fece sì che il liquido si raccogliesse sotto la sua schiena e l'ossigeno che circolava nella tuta finì per asciugarlo. Dopo il volo, la tuta Mercury fu modificata e ricevette un dispositivo di raccolta dei liquidi di scarto.

La Mercury-Redstone 3 decollò finalmente alle 9:34 del mattino, con un pubblico televisivo stimato in 45 milioni di persone nei soli Stati Uniti. Il Redstone si comportò bene durante la fase propulsa, con alcune vibrazioni, e lo spegnimento del motore rientrò nei limiti specificati, due minuti e 22 secondi dopo il decollo. Poco prima dello spegnimento, Shepard sopportò un'accelerazione massima di 6,3 g. La velocità della Freedom 7 riferita allo spazio fu di 5.134 miglia orarie (8.262 km/h), molto vicina al valore pianificato; il registro della cronologia della NASA per la velocità massima del volo è di 5.180 miglia orarie (8.340 km/h).

Con il motore spento venne sganciata la torre di fuga. Dieci secondi dopo avvenne la separazione della capsula: i bulloni esplosivi dell'anello Marman che la univa al razzo detonarono e i retrorazzi posigradi la allontanarono dal vettore esaurito. Il sistema automatico di stabilizzazione smorzò i movimenti residui e ruotò la navicella di 180 gradi in imbardata, lasciando i retrorazzi rivolti in avanti e lo scudo termico orientato per il rientro.

Il sistema di controllo manuale della Mercury era deliberatamente ridondante: usava un gruppo di ugelli diverso da quello automatico e aveva un proprio serbatoio di carburante; attivandolo, la leva a tre assi apriva le valvole in modo proporzionale allo spostamento. Il sistema poteva essere abilitato asse per asse, lasciando gli altri nelle mani del pilota automatico.

Shepard assunse il controllo per gradi. Prima il beccheggio: riorientò la navicella dall'assetto di crociera, con il muso quattordici gradi verso il basso, fino all'assetto di retrofrenata di trentaquattro gradi, e tornò poi alla posizione iniziale. Poi aggiunse l'imbardata, muovendo la navicella a sinistra e riportandola a destra per allinearla. Infine assunse anche il rollio, lo verificò e ripristinò la posizione normale. Con i tre assi in mano, la sua conclusione fu che la risposta della navicella era molto simile a quella del simulatore su cui si era addestrato, con una differenza notevole: in volo non sentiva sparare gli ugelli, cosa che invece percepiva a terra, perché il rumore di fondo la copriva.

Il compito successivo era osservare il suolo. La navicella di Shepard, una versione iniziale della capsula Mercury, aveva due piccoli oblò rotondi, uno per lato, ma il suo mezzo principale di osservazione era un periscopio che usciva dal fondo dello scafo, sotto i suoi piedi. Il periscopio consentiva un campo ampio a bassa ingrandimento o uno stretto ad alta, e diversi filtri ottici che si selezionavano ruotando una manopola.

Durante la lunga attesa sulla rampa, Shepard aveva inserito un filtro grigio medio per ridurre l'abbagliamento del sole e non fece in tempo a toglierlo prima del decollo. In volo scoprì che, allungando la mano verso la manopola del filtro, il polsino della tuta sfiorava la leva di attivazione manuale del sistema di fuga che aveva alla sua sinistra. Sebbene la torre di fuga si fosse sganciata da tempo, preferì non rischiare e lasciò il filtro inserito per il resto del volo. Il grigio smorzava i colori, ma anche così distinse senza difficoltà le masse continentali dalle nuvole: identificò la costa orientale della Florida, il lago Okeechobee e l'isola di Andros, la maggiore delle Bahamas, mentre la nuvolosità gli impediva di riconoscere altre isole dell'arcipelago.

Mentre pilotava a mano usando il periscopio invece degli strumenti del pannello come riferimento d'assetto, Shepard mantenne bene il rollio e l'imbardata, ma lasciò derivare il beccheggio senza accorgersene. Vicino al punto più alto dell'arco si accese la luce che annunciava la sequenza di retrofrenata: i tre retrorazzi sarebbero stati sparati con cinque secondi di intervallo e dieci secondi di combustione ciascuno. Shepard iniziò ad abbassare il muso verso i trentaquattro gradi dell'assetto di retrofrenata, ma ne aveva raggiunti solo circa quattordici quando sparò il primo; arrivò a circa venticinque gradi in tempo per il secondo e il terzo.

In un volo suborbitale la discrepanza non era critica: la traiettoria conduceva comunque al rientro e la differenza di assetto alterava appena il punto di ammaraggio. Ciò che si stava verificando era la capacità del pilota di controllare manualmente l'assetto durante la retrofrenata, da cui l'interesse dell'analisi successiva. Nel primo interrogatorio dopo il volo Shepard suppose di essersi confuso con il riferimento, ma la spiegazione era un'altra: l'indicatore di beccheggio di quella navicella era regolato originariamente in modo che la sua posizione di riferimento per la retrofrenata — quella delle «nove in punto» — corrispondesse a quarantatré gradi di muso in basso, e non ai trentaquattro adottati successivamente. Shepard compensò deliberatamente credendo che la vecchia regolazione fosse ancora valida, quando in realtà l'indicatore era già stato corretto e nessuno glielo aveva comunicato.

Subito dopo la retrofrenata, Shepard passò alla modalità «fly-by-wire», in cui i movimenti della leva sparavano elettricamente gli ugelli del sistema automatico invece di aprire proporzionalmente quelli del manuale. Poco dopo si sganciò il pacco dei retrorazzi, fissato sopra lo scudo termico da cinghie e sempre rilasciato prima del rientro. Shepard udì il rumore e vide passare una delle cinghie dall'oblò, ma la luce di conferma non si accese. Deke Slayton, un altro degli astronauti Mercury, che fungeva da capsule communicator (CAPCOM) nel centro di controllo, gli confermò che il pacco si era sganciato, e Shepard azionò il comando manuale del sistema di espulsione per forzare l'accensione della luce. L'analisi successiva individuò la causa nelle cariche pirotecniche che liberavano il pacco: sparando, assorbivano tanta corrente che il calo di tensione riavviava il timer incaricato di accendere quella luce. Le cariche furono modificate per le missioni successive.

Shepard descrisse il fly-by-wire come morbido e con sensazione di pieno comando sulla navicella. Lasciò brevemente che i sistemi automatici la riorientassero per il rientro, riprese il controllo e lo mantenne mentre le forze g crescevano fino al picco di 11,6 g; quando la navicella si stabilizzò, restituì il comando al sistema automatico. La discesa fu più rapida del previsto, ma i paracadute si aprirono come pianificato: quello di frenata a 21.000 piedi (6,4 km) e quello principale a 10.000 piedi (3,0 km).

L'ammaraggio ebbe un impatto paragonabile a quello di un atterraggio di un jet su una portaerei. La Freedom 7 si inclinò di circa sessanta gradi sul fianco destro senza dare segni di infiltrazione d'acqua e si raddrizzò da sola dopo un minuto; Shepard poté informare gli aerei che sorvolavano la zona che stava bene e pronto per il recupero. L'elicottero arrivò pochi minuti dopo e, dopo un breve problema con l'antenna della navicella, issò parzialmente la capsula fuori dall'acqua affinché il pilota potesse uscire dal portello principale. Shepard scivolò nell'imbracatura di sollevamento e salì sull'elicottero, che portò l'astronauta e la sua navicella fino alla USS Lake Champlain. L'intero processo di recupero, dall'impatto all'arrivo in coperta, durò undici minuti. La stessa cronologia della NASA sottolineò che le operazioni di recupero furono perfette: gli elicotteri seguirono visivamente la discesa, il contatto con il pilota fu stabilito due minuti dopo l'impatto e la navicella non subì danni.

Il volo durò 15 minuti e 22 secondi, con circa cinque minuti di assenza di peso. La navicella percorse 302 miglia statutarie (486 km) dal punto di lancio e raggiunse un'altitudine di 116,5 miglia (187,5 km); in unità nautiche, 101,2 miglia di altitudine e 263,1 di gittata. L'ammaraggio avvenne a 27,23° N, 75,88° O. L'accelerazione massima in salita fu di 6,3 g e nel rientro Shepard sopportò poco meno di 12 g secondo il registro della cronologia, con un picco di 11,6 g nel racconto del volo. La velocità massima fu registrata a 5.180 miglia orarie (8.340 km/h).

La missione fu seguita in diretta televisiva in un paese che da tre settimane digeriva il volo di Gagarin. L'8 maggio, tre giorni dopo l'ammaraggio, il presidente John F. Kennedy conferì a Shepard la Distinguished Service Medal della NASA in una cerimonia alla Casa Bianca; Shepard vi partecipò con la moglie Louise. Per il volo ricevette anche la Distinguished Service Medal della Marina.

Il 25 maggio, venti giorni dopo la MR-3, Kennedy si rivolse al Congresso con un messaggio che chiedeva un programma spaziale enormemente accelerato attorno a un obiettivo nazionale a lungo termine: portare un uomo sulla Luna e riportarlo sano e salvo sulla Terra. Quel discorso non fu una conseguenza meccanica di quindici minuti di volo suborbitale, ma arrivò quando il paese aveva appena verificato che il suo primo astronauta aveva volato ed era tornato. La sequenza — Vostok 1, Freedom 7, l'impegno lunare — spiega buona parte del decennio successivo.

Nel 2017 si celebrò il primo National Astronaut Day il 5 maggio, in ricordo di questo volo.

Il risultato tecnico fu inequivocabile: il primo volo suborbitale con equipaggio della Mercury fu un successo e Shepard arrivò in coperta in ottime condizioni. Le conclusioni furono raccolte nella conferenza sui risultati del primo volo suborbitale con equipaggio americano, tenutasi il 6 giugno 1961.

I cambiamenti concreti furono minori e molto pratici, esattamente ciò che ci si aspetta da un primo volo andato bene: furono riprogettate le cariche pirotecniche di rilascio del pacco di retrofrenata affinché il loro assorbimento di corrente non riavviasse il timer della luce di conferma; fu aggiunto alla tuta un dispositivo di raccolta dell'urina; e fu documentato lo scostamento tra l'indicatore di beccheggio e l'assetto di retrofrenata adottato, un problema di comunicazione interna più che di ingegneria. Allo stesso tempo, la missione convalidò l'essenziale: il sistema di controllo d'assetto funzionò bene, con poche perdite negli ugelli, e il rientro e l'atterraggio furono completati senza difficoltà.

Soprattutto, la MR-3 dissipò il dubbio di fondo. Un pilota poteva lavorare in assenza di peso, controllare manualmente la navicella sui tre assi, osservare e descrivere ciò che vedeva e sopportare la salita e il rientro senza conseguenze. Con questo risolto, la missione suborbitale successiva, la MR-4 di Gus Grissom, poté volare a luglio, e il programma si concentrò già sul salto orbitale con l'Atlas che sarebbe arrivato con la Mercury-Atlas 6.

Gli ingegneri esaminarono la capsula dopo il recupero e la trovarono in condizioni talmente buone da ritenere che avrebbe potuto essere rilanciata senza problemi. La NASA la consegnò alla Smithsonian Institution. Fu esposta all'Accademia Navale di Annapolis (Maryland) fino al 2012, passò poi alla biblioteca John F. Kennedy di Boston e, dal 5 maggio 2021, sessantesimo anniversario del primo americano nello spazio, fu esposta allo Steven F. Udvar-Hazy Center di Chantilly (Virginia). Oggi è conservata al National Air and Space Museum di Washington D.C.

Shepard rimase legato al programma: fu CAPCOM nel volo orbitale di John Glenn (Mercury-Atlas 6) e in quello di Scott Carpenter (Mercury-Atlas 7), pilota di riserva di Gordon Cooper per la Mercury-Atlas 9 ed era assegnato alla Mercury-Atlas 10, una missione di tre giorni che arrivò a battezzare Freedom 7 II e che infine non fu volata.