Mercury-Redstone BD

All'inizio del 1961 il programma Mercury equipaggiato dipendeva interamente dal Redstone. Non era una macchina nuova: derivava dal missile balistico dell'Esercito e dal primo stadio del Jupiter-C, con i serbatoi allungati per portare propellente sufficiente e con il motore Rocketdyne A-7 del Redstone militare al posto di quello che l'Esercito stava ritirando dal servizio. Su questa base era stato svolto un lavoro minuzioso di qualificazione per il volo equipaggiato: la guida inerziale ST-80 era stata sostituita dal pilota automatico LEV-3, più semplice e quindi più affidabile; erano stati aggiunti una bombola di azoto per la pressurizzazione e un serbatoio extra di perossido di idrogeno per alimentare la turbopompa durante una combustione più lunga; erano state richieste alette deflettrici di alta qualità perché l'alcol e il tempo di combustione erodevano la grafite; e, soprattutto, era stato incorporato un sistema automatico di rilevamento degli aborti in volo che sorvegliava il controllo, la spinta e l'alimentazione elettrica e che, in presenza di un'anomalia, spegneva il motore e attivava la torre di salvataggio della capsula. Persino il sistema di sicurezza del poligono era stato ritoccato, con un ritardo di tre secondi tra lo spegnimento del motore e la distruzione del veicolo per dare tempo alla torre di portare via la navicella.

Il risultato fu paradossale: a forza di modificarlo, la NASA non stava usando un lanciatore collaudato ma, in pratica, uno nuovo, senza il sostegno diretto dei dati di volo accumulati dai precedenti Redstone e Jupiter-C. E i primi tre voli Mercury-Redstone lo dimostrarono. Il primo si mosse appena dal piedistallo. Mercury-Redstone 1A e Mercury-Redstone 2 volarono, ma entrambi sovraccelerarono: il primo per un accelerometro difettoso, il secondo per un regolatore di ossigeno liquido che sovralimentò il motore e anticipò la fine della spinta. In MR-2, il volo dello scimpanzé Ham, quella catena di eventi si concluse con un aborto non voluto, con l'attivazione della torre di salvataggio e la capsula che ricadde molto più lontano del previsto.

Il 24 marzo 1961 la cronologia ufficiale del programma lo riassume senza giri di parole: dopo aver analizzato il comportamento del lanciatore in MR-1A e MR-2, i responsabili del Marshall Space Flight Center e dello Space Task Group ritenevano che esistesse una serie di problemi da correggere prima dell'arrivo del volo equipaggiato. L'elenco era concreto — vibrazione delle alette deflettrici, vibrazione del vano strumenti, guasto del sistema di controllo della spinta e altre aree che richiedevano attenzione — e le soluzioni erano state studiate e formulate negli uffici di ingegneria. Ciò che mancava era la prova in volo. Si ritenne necessario volare per verificare le correzioni, e così fu programmato e volato il test di sviluppo del lanciatore.

La decisione non fu unanime. Von Braun aggiunse MR-BD al calendario tra MR-2 e MR-3 nonostante le proteste di chi riteneva che i problemi di MR-2 fossero già stati individuati e risolti con facilità; tra loro c'era lo stesso Alan Shepard, che era colui che aveva più da guadagnare da un anticipo del volo equipaggiato. Von Braun rimase irremovibile: il Redstone non avrebbe potuto essere considerato idoneo a portare una persona finché non avesse compiuto un volo perfetto, e le prestazioni del lanciatore in MR-1A e in MR-2 non avevano raggiunto un livello accettabile per trasportare un passeggero umano. Vista in prospettiva, la discussione riassume due scuole dell'ingegneria del volo: quella di chi si fida della diagnosi e quella di chi si fida solo della dimostrazione.

Gli obiettivi di test pubblicati per MR-BD sono di una brevità rivelatrice: indagare le correzioni ai problemi del lanciatore derivati dal volo MR-2, elencati come retroazione strutturale sul sistema di controllo che produceva lo «sbattimento» delle alette, vibrazione del vano strumenti e malfunzionamento del controllo della spinta. L'intero volo esisteva per rispondere a questi tre punti.

La causa delle sovraccelerazioni precedenti fu individuata in una servovalvola che non regolava correttamente il flusso di perossido di idrogeno verso il generatore di vapore e che, di conseguenza, faceva lavorare eccessivamente le pompe del propellente. Su MR-BD e sui Mercury-Redstone successivi furono modificati il regolatore di spinta e l'integratore di velocità per impedire che il razzo superasse di nuovo il limite di velocità. Furono inoltre introdotte modifiche per evitare che lo spegnimento del motore avvenisse per esaurimento del propellente anziché per un segnale programmato, che era esattamente la sequenza che in MR-2 aveva portato a un aborto involontario e all'attivazione del sistema di fuga.

Il terzo fronte era strutturale. La sezione superiore del Redstone allungato subiva vibrazioni armoniche indotte dal carico aerodinamico. La risposta fu aggiungere quattro irrigidimenti alla sezione di zavorra e applicare circa 210 libbre (95 kg) di isolamento alla pelle interna della parte alta del vano strumenti del Mercury-Redstone. Non era una soluzione elegante — consisteva, in sostanza, nell'irrigidire e smorzare — ma affrontava il fenomeno dove si manifestava.

MR-BD non portava una navicella Mercury operativa. Il carico era un boilerplate, un modello strutturale, con una torre di salvataggio inerte; non portava nemmeno il pacchetto retrorazzi né i razzi di separazione positiva. La ragione è che il volo non testava la navicella: testava il lanciatore. Qualsiasi sistema della capsula che avesse funzionato a bordo avrebbe aggiunto variabili senza fornire informazioni su ciò che si voleva misurare. Per lo stesso motivo non c'era alcuna intenzione di separare il razzo dal modello.

La preparazione seguì il ritmo abituale del programma in quelle settimane. Il 7 marzo 1961 il lanciatore Redstone numero 5 fu consegnato a Cape Canaveral per il volo di sviluppo del lanciatore, lo stesso giorno in cui arrivava la navicella numero 11 destinata al volo equipaggiato di Grissom. Il 20 marzo 1961 il Marshall Space Flight Center trasmise allo Space Task Group e alle altre organizzazioni interessate i dati di traiettoria del test, con una descrizione del suo scopo che non ammetteva interpretazioni: fornire una verifica finale del sistema del lanciatore prima dei voli suborbitali equipaggiati.

Il decollo avvenne alle 0:30, ora della costa orientale, dal complesso di lancio 5 della base dell'Aeronautica a Cape Canaveral. La missione durò otto minuti e ventitré secondi. Il complesso raggiunse un apogeo di 113,5 miglia (182,7 km) e percorse 307 miglia (494 km) di gittata, con una velocità massima di 5.123 mph (8.245 km/h), una pressione dinamica massima di 580 psf e un carico massimo di 11 g.

Razzo e modello caddero insieme, come previsto, a 307 miglia (494 km) dal punto di lancio, cinque miglia (8 km) prima del previsto, e affondarono nell'Atlantico dopo l'attivazione di una bomba sofar durante la discesa. Le prestazioni del lanciatore furono eccellenti, con la sola riserva di una certa vibrazione nella zona dell'adattatore, cioè proprio nel tratto che aveva motivato gli irrigidimenti e l'isolamento. La correzione aveva ridotto il problema senza eliminarlo del tutto.

La valutazione ufficiale fu categorica: tutti gli obiettivi del test furono raggiunti e, come conseguenza di questo test, il lanciatore fu qualificato per il volo equipaggiato nelle missioni suborbitali previste. George Low lo comunicò all'amministratore della NASA in un memorandum del 27 marzo 1961, tre giorni dopo il volo, e lo stato del programma fu registrato nel rapporto trimestrale dello Space Task Group relativo al periodo chiuso il 30 aprile 1961. La missione è registrata come pienamente riuscita.

Conviene misurare cosa significasse questo nel calendario. Proprio quelle settimane furono le peggiori del programma sul fronte dei test: il 18 marzo 1961, sei giorni prima di MR-BD, il volo Little Joe 5A era di nuovo fallito per l'attivazione prematura della torre di salvataggio, ripetendo quasi punto per punto il problema del novembre 1960 e lasciando i suoi obiettivi non raggiunti. In questo contesto, un volo che si svolge esattamente come previsto ha un valore che va oltre i dati: ristabilisce la fiducia.

Con il lanciatore qualificato, la missione successiva del calendario poteva già essere quella equipaggiata. Mercury-Redstone 3 fu lanciato il 5 maggio 1961 con Alan Shepard a bordo, e i suoi obiettivi di test — familiarizzare l'uomo con un'esperienza completa di volo spaziale, valutare la sua capacità di agire come unità funzionale, studiare le sue reazioni fisiologiche e recuperare l'astronauta e la navicella — erano già quelli di un volo di esplorazione umana, non quelli di un test di macchina. Mercury-Redstone 4, con Grissom, seguì il 21 giugno 1961.

MR-BD lasciò anche un'eredità meno visibile. I tre voli Mercury-Redstone non equipaggiati avevano mostrato livelli elevati di vibrazione e flessione strutturale nella zona dell'adattatore, tanto che il lanciatore di Shepard incorporò 340 libbre di plastica caricata con piombo nella sezione dell'adattatore, insieme a controventature e irrigidimenti aggiuntivi. Poiché Shepard notò comunque una vibrazione apprezzabile durante l'ascesa, il lanciatore di Grissom portò ancora più zavorra. La catena di correzioni che inizia con l'analisi di MR-2 e passa per MR-BD non si chiuse con il volo di marzo: continuò ad essere aggiustata volo dopo volo.

MR-BD ebbe una lettura curiosa in Unione Sovietica, dove fu interpretato come un fallimento. Nei suoi diari, Nikolai Kamanin annotò che il 24 marzo gli americani avevano subito un grande fallimento, con la capsula Mercury che non si era separata dal vettore ed era affondata nell'oceano, e lo usò per rafforzare l'idea che non avrebbero lanciato un uomo prima dell'URSS. La confusione è comprensibile dall'esterno: visto senza il piano di volo davanti, un razzo e una capsula che cadono insieme in mare sembrano un incidente. Era esattamente il contrario. L'assenza di separazione faceva parte del disegno del test, e l'ammaraggio congiunto fu il segnale che tutto era andato come previsto.

Mercury-Redstone BD è l'esempio più chiaro di una decisione che quasi mai compare nei racconti del programma: spendere un razzo e diverse settimane di calendario, in piena corsa allo spazio, per non testare nulla di nuovo. Il suo obiettivo non era ampliare l'inviluppo di volo né provare una capacità inedita, ma dimostrare che alcune correzioni già diagnosticate funzionavano in volo. Fu, nel senso letterale del termine, il volo che qualificò il Redstone a trasportare persone, e l'unico della serie che esistette solo per esigenza della qualificazione.