Little Joe 5

Quando a NASA começou a planejar os ensaios do programa Mercury, deparou-se com uma aritmética incômoda: um Atlas custava da ordem de dois milhões e meio de dólares por unidade e um Redstone cerca de um milhão, valores impossíveis de sustentar para a longa série de voos de qualificação de que o projeto necessitava. A resposta foi construir um lançador próprio, simples e de propelente sólido, cujo custo por unidade se situava em torno de duzentos mil dólares. Esse lançador foi o Little Joe.

A ideia vinha de antes de a NASA existir. Em janeiro de 1958, Max Faget e Paul Purser haviam trabalhado no papel a forma de agrupar em conjunto quatro foguetes sólidos Sergeant, de uso corrente em Wallops Island, para impulsionar um nariz tripulado acima da estratosfera. A proposta ficou parada, mas em agosto de 1958 William Bland e Ronald Kolenkiewicz retomaram esses desenhos preliminares em busca de um conjunto barato capaz de elevar cápsulas em escala e peso reais. Os ensaios de queda de maquetes forneciam dados aerodinâmicos sobre a estabilidade dinâmica da configuração em queda livre, e faltava o equivalente para a fase propulsada. Em outubro de 1958, uma equipe da agência preparou os desenhos e as estimativas mecânicas da estrutura do lançador e de uma rampa adequada.

O nome nasceu naquela prancheta. As primeiras seções mostravam quatro círculos, daí o apelido «Little Joe», tomado da jogada de dados do duplo dois no craps; as quatro grandes aletas estabilizadoras que sobressaíam da fuselagem acabaram de fixá-lo. Depois foram acrescentados outros quatro círculos menores para os motores Recruit, mas o nome já não mudou mais. Little Joe foi o primeiro foguete projetado unicamente para qualificar naves tripuladas e um dos primeiros veículos operacionais construídos segundo o princípio do conjunto de motores. Entre 1959 e 1961 voou oito vezes a partir de Wallops Island, sempre com o mesmo propósito: pôr à prova o sistema de escape e o escudo térmico das cápsulas Mercury, e sobretudo resolver o problema de escapar de uma explosão na rampa ou durante a ascensão.

Os primeiros voos da série — Little Joe 1, LJ-6, LJ-1A, LJ-2 e LJ-1B — haviam usado maquetes: estruturas representativas em forma e massa, algumas com primatas a bordo, suficientes para verificar o conceito do sistema de escape, a dinâmica da nave na descida e o funcionamento dos paraquedas. Esse material não permitia, porém, dizer nada sobre o comportamento do veículo real, com sua eletrônica, seu sistema sequencial e seus mecanismos de separação de produção.

Little Joe 5 rompeu essa barreira. Foi o primeiro da série a voar uma nave Mercury de produção fabricada pela McDonnell Aircraft, a número 3. Essa cápsula já tinha história própria dentro do programa: havia sido entregue a Langley em 29 de julho de 1959 para um ensaio de ruído e vibração, e mais de um ano depois, em 27 de setembro de 1960, foi erguida na rampa de Wallops Island para o voo LJ-5. Voar hardware de produção mudava o significado do teste: já não se tratava de comprovar se o conceito funcionava, mas de certificar que o conjunto que iria levar um astronauta responderia como esperado no pior momento imaginável da ascensão.

O propósito do teste, tal como ficou registrado na documentação do programa, era comprovar a nave num aborto que simulasse as condições de lançamento mais severas. Traduzido em termos de engenharia, buscava-se demonstrar a integridade estrutural da cápsula e do sistema de escape numa manobra de escape iniciada na pressão dinâmica mais alta que se podia antecipar durante um lançamento com Atlas rumo a uma missão orbital, verificar o funcionamento do sistema de escape, do sistema sequencial e do sistema de recuperação, determinar as características dinâmicas de voo da nave durante a manobra e estabelecer a adequação dos procedimentos de recuperação e de verificação prévia ao lançamento. Esse mesmo conjunto de objetivos, praticamente palavra por palavra, viria a se repetir depois nos planos de LJ-5A e LJ-5B, precisamente porque o LJ-5 não deixou nenhum satisfeito.

Convém sublinhar o ponto crítico: o aborto em pressão dinâmica máxima é a condição limite do sistema de escape. Se a torre puxa a cápsula nesse instante, a estrutura suporta simultaneamente o empuxo do motor de escape, a desaceleração do conjunto e as cargas aerodinâmicas do fluxo. É o caso que nenhum ensaio de queda nem nenhum teste em rampa consegue reproduzir.

O outono de 1960 foi um período de atividade intensa no programa. Enquanto a nave número 3 se preparava em Wallops, a número 5 era enviada ao Marshall Space Flight Center para verificações de compatibilidade com o propulsor e dali a Cabo Canaveral para a missão Mercury-Redstone 2; os trajes de pressão de voo chegavam da B. F. Goodrich e eram levados imediatamente à centrífuga humana; e em outubro os astronautas completavam seu terceiro programa de treinamento na centrífuga do Aviation Medical Acceleration Laboratory, considerado a última grande preparação antes do primeiro voo tripulado Mercury-Redstone. O LJ-5 não era, portanto, um ensaio isolado, mas uma peça de um calendário que já apontava para o voo tripulado.

Little Joe 5 decolou da rampa LA-1 de Wallops Island na manhã de 8 de novembro de 1960. A ascensão foi normal durante os primeiros segundos. Aos 15,4 segundos da decolagem, o motor do foguete de escape e o motor de ejeção da torre acenderam-se prematuramente, fora de qualquer sequência prevista.

O que se seguiu foi pior que um acionamento fora de hora. A cápsula não se separou do lançador. O propulsor, a nave e a torre de escape permaneceram unidos ao longo de toda a trajetória balística e assim chegaram à água: o conjunto ficou destruído no impacto contra o Atlântico. O voo alcançou um apogeu de 10,1 milhas (16,2 km) e um alcance de 13 milhas (20,9 km), e durou dois minutos e vinte e dois segundos entre a decolagem e o impacto. Do fundo do mar recuperaram-se depois destroços da cápsula e do propulsor para a análise pós-voo.

Nenhum objetivo do teste foi cumprido. A nave número 3, que havia sobrevivido a mais de um ano de ensaios em terra, perdeu-se em pouco mais de dois minutos.

A análise posterior atribuiu o fracasso a várias causas possíveis, sem conseguir decidir-se por uma. A primeira hipótese apontava para a falha dos fins de curso do anel de amarração entre a nave e o adaptador. A segunda, para a falha dos fins de curso do anel de amarração da torre de escape. A terceira, para uma montagem incorreta desses interruptores em algum dos dois conjuntos.

As três explicações partilham um mesmo denominador, e nisso está a lição do voo: um punhado de microinterruptores encarregados de sinalizar que um anel estava liberado podia, mal montados ou mal ajustados, disparar o sistema de escape antes do tempo e ao mesmo tempo impedir a separação que esse mesmo sistema deveria provocar. Não era uma falha de conceito do sistema de escape nem da estrutura da cápsula; era uma falha da cadeia de sensores e da fiação que governava a sequência. Com o hardware destruído no impacto e apenas destroços recuperados do fundo do mar, a investigação não conseguiu encerrar o caso com uma única causa comprovada.

A consequência imediata foi que era preciso repetir o ensaio. Em 20 de janeiro de 1961, a nave número 14 foi entregue em Wallops Island para o teste de aborto em pressão dinâmica máxima Little Joe 5A, sexta missão da série Little Joe. O voo realizou-se em 18 de março de 1961 com o objetivo explícito de satisfazer os objetivos que o LJ-5 havia deixado por cumprir por não se separar a nave do lançador.

A decolagem foi normal, mas dezenove segundos depois a torre de escape acendeu-se prematuramente, numa repetição quase decalcada do ocorrido em novembro. Enviou-se o sinal para iniciar a manobra de aborto e o anel de amarração entre lançador e adaptador liberou-se como previsto, mas a nave permaneceu sobre o foguete porque o motor de escape já havia se consumido. A separação foi conseguida recorrendo aos retrofoguetes, com a particularidade de que a ordem foi transmitida antes de o voo alcançar seu apogeu, onde estava planejada a separação; o resultado foi uma separação bastante violenta. Ainda assim os paraquedas se desdobraram a cerca de quarenta mil pés e, após a recuperação, comprovou-se que a cápsula havia sofrido apenas danos estruturais superficiais. Tanto assim que essa mesma nave foi reutilizada depois no voo Little Joe 5B.

O voo alcançou 7,7 milhas (12 km) de altitude e 18 milhas (29 km) de alcance, durou cinco minutos e vinte e cinco segundos e submeteu a nave a uma aceleração de 8 g. Apesar da recuperação, os objetivos do teste também não foram dados como cumpridos: o aborto não havia ocorrido nas condições buscadas.

A nave número 14A — a mesma do voo anterior, recondicionada — chegou a Wallops Island em 4 de abril de 1961 para a missão Little Joe 5B. O lançamento realizou-se em 28 de abril de 1961 a partir da rampa LA-4, com o mesmo propósito de sempre: pôr à prova o sistema de escape Mercury em condições de pressão dinâmica máxima.

Houve uma anomalia desde o primeiro instante. Um dos motores do lançador só se acendeu passados quatro segundos da decolagem, o que fez o foguete inclinar-se para uma trajetória mais baixa que a planejada. O efeito colateral foi que a manobra de aborto se executou a pressões dinâmicas maiores que as especificadas no plano de ensaio. Fora isso, o resto dos sistemas sequenciais funcionou conforme previsto e, após a amerissagem, completou-se uma recuperação normal com helicóptero. O resultado foi que todos os objetivos do teste ficaram cumpridos e, de fato, superados: a nave havia resistido a pressões dinâmicas superiores às exigidas.

O LJ-5B alcançou 2,8 milhas (4,5 km) de apogeu e 9 milhas (14 km) de alcance, com uma duração de cinco minutos e vinte e cinco segundos e uma aceleração de 10 g. A cápsula que havia voado no LJ-5A e no LJ-5B encontra-se exposta no Virginia Air and Space Center, em Hampton (Virgínia).

Medido pelos seus próprios objetivos, Little Joe 5 foi um fracasso completo: perdeu a nave, não separou a cápsula, não verificou nada do que ia verificar e nem sequer deixou uma causa encerrada. Medido pelo que contribuiu ao programa, o balanço é diferente. O voo pôs à prova pela primeira vez hardware de produção em condições reais de aborto e descobriu que o elo fraco não estava onde se vigiava — o motor de escape, a estrutura, o escudo — mas na instrumentação dos anéis de amarração e na sua montagem. O fato de LJ-5A ter repetido a falha quatro meses depois confirma que o problema era sutil e não se resolveu com a primeira correção.

Também ilustra a lógica de toda a série não tripulada do Mercury. O Little Joe existia precisamente para que essas falhas ocorressem sobre o Atlântico e com a cabine vazia, a um custo por voo muito inferior ao de um Atlas. Um acionamento prematuro do motor de escape aos quinze segundos de voo, com a cápsula incapaz de se separar, teria sido um acidente fatal num voo tripulado. Quando, em 5 de maio de 1961, Alan Shepard voou o primeiro Mercury-Redstone tripulado, o sistema de escape que levava consigo havia sido aperfeiçoado, entre outras coisas, por causa do que aconteceu à nave número 3 naquele 8 de novembro de 1960.