Mercury-Atlas 4

Quando a MA-4 chegou à rampa de lançamento, o Programa Mercury tinha resolvido o suborbital e ainda tinha pendente o orbital. As cápsulas já haviam voado e regressado em trajetória balística, a torre de escape fora testada em condições severas com a série Little Joe, e dois astronautas, Alan Shepard e Virgil Grissom, já haviam feito o seu salto de quinze minutos com o pequeno Redstone. O que ninguém tinha ainda demonstrado era que o conjunto inteiro — lançador Atlas, nave, sistema de controlo ambiental, retrofoguetes, escudo térmico e rede mundial de estações — conseguisse encadear sem falhas as horas de um voo orbital.

A tentativa anterior, a Mercury-Atlas 3, tinha terminado em abril de 1961 com o lançador destruído por segurança, por não ter iniciado a manobra programada de arfagem e rolamento. A investigação apontou para um transitório de tensão que tinha desregulado o programador de bordo, um mecanismo suspeitosamente parecido com o que tinha impedido a separação de estágios no voo da Big Joe. Um comité de investigação do Atlas foi constituído em maio daquele ano e isolou três causas prováveis a partir dos dados de ensaio. A consequência prática foi uma lista de modificações ao piloto automático e ao programador, que teriam de ser validadas em voo antes de nele subir alguém.

A essa dívida técnica somava-se a pressão do calendário. A União Soviética tinha colocado em órbita Yuri Gagarin em abril e Guerman Titov em agosto, com um voo de um dia inteiro. Os Estados Unidos ainda não tinham dado uma única volta completa ao planeta. A MA-4 não era, apesar da sua aparência modesta de voo não tripulado, um ensaio secundário: era o exame que decidia se o Atlas podia ser considerado apto para transportar pessoas.

O pormenor mais singular da missão é que a nave que voou não era a prevista. O plano original atribuía à MA-4 a cápsula número 9, mas o acidente da MA-3 deixou em cima da mesa uma oportunidade pouco habitual: a nave daquele voo tinha sido arrancada do lançador pela sua torre de escape antes da destruição, caíra ao mar e fora recuperada com danos limitados. Reacondicionada na fábrica e renumerada como 8A, tornou-se a carga útil da MA-4.

Aquela cápsula pertencia ainda à geração antiga do desenho: foi o último dos modelos com janelas laterais pequenas do tipo vigia, sem saco de amaragem para amortecer o impacto e com um mecanismo de fecho de escotilha pesado. Os astronautas já tinham pedido — e obtido — uma janela frontal a sério e uma escotilha de abertura rápida, pelo que a nave que voou na MA-4 não era exatamente a que eles ocupariam. Para o objetivo do voo, no entanto, essa diferença era irrelevante: o que estava a ser posto à prova eram os sistemas, não a ergonomia da cabine.

A nave 8A foi entregue em Cabo Canaveral a 11 de maio de 1961 para a missão orbital não tripulada do astronauta mecânico. A sua reutilização poupou meses de fabrico num programa que já ia atrasado e, de caminho, deu uma prova tangível da robustez do veículo: uma cápsula que tinha sobrevivido a um aborto violento e à imersão no mar podia voltar a voar.

O lançador da MA-4 foi o Atlas 88-D, um veículo da variante reforçada que a Convair fabricava especificamente para o Mercury, com o revestimento dos tanques mais espesso para suportar a carga da nave e da sua torre de escape. A sua inspeção de saída de fábrica realizou-se a 29 e 30 de junho de 1961, e a entrega em Cabo Canaveral só ocorreu a 15 de julho, um calendário que reflete o quanto as conclusões da MA-3 tinham obrigado a refazer.

As principais modificações afetaram o piloto automático e o programador. A Convair dotou o sistema da capacidade de contrariar o tipo de transitório elétrico suspeito de ter causado a falha da MA-3, e decidiu-se suprimir a possibilidade de o programador se reinicializar em voo. Este último ponto não era teórico: um Atlas utilizado em julho para lançar o satélite MIDAS 3 tinha sofrido uma reinicialização do programador na separação dos estágios, que não impediu alcançar a órbita, mas que foi investigada a fundo precisamente pela sua semelhança com o caso Mercury.

A preparação não foi tranquila. Houve atrasos por problemas do piloto automático do Atlas, incluindo a substituição de um giroscópio de velocidade de guinada defeituoso. O lançamento, inicialmente previsto para 22 de agosto, foi adiado. Depois surgiu um problema de qualidade mais incómodo: a marca de transístores usada tanto no Atlas como na nave era propensa a formar bolas de solda, e a última semana de agosto foi inteiramente consumida a repará-los um a um.

Restava ainda uma preocupação de fundo que a MA-4 não podia resolver: a combustão instável e as falhas de giroscópio tinham destruído dois veículos Atlas da série E em junho. O sistema detetor de rotação dos giroscópios dos motores, concebido para impedir que um Atlas descolasse com um giroscópio a funcionar mal, estava a ser introduzido precisamente nessa altura e só chegaria a um veículo Mercury a partir da MA-5.

A carga útil da MA-4 foi concebida para responder a uma pergunta muito concreta: aguenta o sistema de controlo ambiental o ritmo de uma pessoa durante um voo orbital? Para responder a isso, instalou-se no assento um simulador de tripulante, o astronauta mecânico da cronologia da NASA, capaz de consumir oxigénio e devolver ao ambiente os produtos da respiração humana, de modo a que os depuradores e o circuito de oxigénio trabalhassem contra uma carga realista em vez de contra uma cabine vazia.

Ao seu lado viajavam instrumentos de vibração e ruído especialmente montados para o voo, sensores para medir os níveis de radiação, três câmaras e o sistema de suporte de vida completo. A radiação e o ruído interessavam por razões médicas evidentes; a vibração, porque ainda ninguém sabia quão violenta seria para um passageiro humano a fase inicial da subida do Atlas.

O segundo grande objetivo não viajava dentro da nave, mas distribuído pelo planeta. A MA-4 era o teste orbital da rede mundial de rastreio da Mercury, a cadeia de estações e navios encarregada de manter contacto contínuo com o astronauta, receber a sua telemetria e poder-lhe enviar ordens. A bordo instalaram-se duas fitas de voz cuja única função era emitir para que cada estação verificasse a sua ligação. A responsabilidade de operar essa rede tinha sido atribuída a 1 de julho de 1961 ao Centro Goddard, com a particularidade de que, durante as missões ativas, o controlo revertia para o pessoal do Space Task Group. As regras de missão anteriores ao lançamento foram publicadas a 1 de junho e os requisitos de recuperação a 8 de junho.

A MA-4 descolou do complexo LC-14 de Cabo Canaveral a 13 de setembro de 1961. A subida correu bem e o Atlas de revestimento reforçado ultrapassou sem danos a fase de pressão dinâmica máxima. O único aspeto verdadeiramente desagradável foi o nível de vibração entre os cinco e os vinte segundos de voo, incomodamente alto, o que obrigaria mais tarde a novos ajustes do piloto automático.

Alcançada a órbita, a nave separou-se do lançador e executou a manobra de viragem que a deixa a voar de costas, com o escudo térmico à frente. Essa manobra demorou cerca de cinquenta segundos, em vez dos vinte habituais. Em alguns momentos do voo, a atitude tornou-se ligeiramente instável devido à falha de dois propulsores de controlo, o que provocou cortes momentâneos de telemetria.

O comportamento geral da nave foi bom apesar de um consumo de oxigénio mais elevado do que o esperado. O controlo em terra não o considerou grave: a reserva dava para pelo menos oito órbitas, muito acima da única prevista. A cronologia oficial resume o voo com três desvios ligeiros: uma pequena fuga no sistema de oxigénio, a perda do contacto de voz sobre a Austrália e a falha de um inversor do sistema de controlo ambiental.

A órbita alcançada é descrita nas fontes com valores algo distintos consoante a unidade e a origem do dado. A cronologia da NASA indica um apogeu de 123 milhas náuticas e um perigeu de 86; a ficha de missões não tripuladas da NASA expressa-a como 142,1 milhas estatutárias de apogeu e 98,9 de perigeu, valores equivalentes aos guardados nesta ficha. O período orbital consta como 92 minutos e 28 segundos nessa mesma ficha.

Após completar uma órbita, o dispositivo de temporização de bordo disparou os retrofoguetes conforme previsto, sem intervenção humana. A reentrada ocorreu cerca de uma hora e vinte e oito minutos após a descolagem, e a nave amarou no Atlântico, a leste das Bermudas. A duração total do voo foi de uma hora, quarenta e nove minutos e vinte segundos.

A distância do ponto de amaragem em relação às Bermudas é citada de forma diferente consoante a fonte: a cronologia fala em 161 milhas a leste da ilha, e outras fontes em 176 milhas, equivalentes a 283 quilómetros. A diferença não altera o facto relevante: a nave caiu dentro da zona prevista e a curta distância das forças de recuperação.

O contratorpedeiro USS Decatur, situado a cerca de 34 milhas do ponto de queda, recolheu a cápsula uma hora e vinte e dois minutos após a amaragem. A nave apresentava-se em bom estado, com danos mínimos atribuíveis à descolagem, à órbita ou à reentrada, um resultado que reforçava a confiança no escudo térmico e na estrutura.

A operação de recuperação era, em si mesma, parte do programa de ensaios. Por essas semanas estava a ser avaliado o colar de flutuação inflável que o pessoal de superfície ata à nave para sustentar a sua flutuabilidade e, após o naufrágio da Liberty Bell 7 em julho, o Space Task Group anunciou a 22 de setembro a instalação de um balão de trinta polegadas de diâmetro na nave para permitir a recuperação por navio caso o helicóptero fosse obrigado a largá-la.

O exame da cápsula recuperada explicou as anomalias com precisão. A alavanca de caudal de oxigénio tinha-se deslocado devido à vibração da descolagem e abrira ligeiramente uma válvula: o oxigénio escapava para o vácuo a um ritmo insuficiente para disparar a medida de alarme na telemetria, embora tenha acendido o indicador de oxigénio na cabine. A alavanca foi depois redesenhada para ser mais difícil de mover acidentalmente.

A viragem lenta para orientar o escudo térmico foi atribuída a um circuito aberto no giroscópio de arfagem. E o problema considerado mais sério do voo não foi nenhuma das falhas de bordo, mas sim o nível de vibração da descolagem entre os cinco e os vinte segundos, que motivou algumas modificações adicionais ao piloto automático do Atlas.

Perante esses dados, o diretor do centro de voos tripulados, Robert Gilruth, manifestou a sua confiança em que o lançador estava já qualificado para transportar pessoas e em que um passageiro humano teria sobrevivido ao voo sem problemas. O memorando de resultados preliminares enviado ao administrador da NASA a 15 de setembro de 1961 concluía que o Atlas tinha funcionado bem e estava pronto para o voo tripulado, que os sistemas da nave tinham operado corretamente e que a rede mundial de rastreio e a telemetria tinham respondido de forma excelente.

O efeito imediato da MA-4 foi desbloquear o resto da sequência. As regras de missão da Mercury-Atlas 5, o voo orbital com o chimpanzé Enos a bordo, foram publicadas apenas cinco dias depois, a 18 de setembro de 1961, e revistas mais três vezes antes do voo. O Atlas 93-D atribuído à MA-5 passou a sua inspeção de saída de fábrica a 1 de outubro e chegou a Cabo Canaveral a 9 de outubro. O plano de aquisição de dados da MA-5 foi preparado a 20 de outubro. O calendário, por outras palavras, deixou de estar em suspenso.

A MA-4 também deu confiança para ampliar o horizonte do programa: a 25 de outubro de 1961, a sede da NASA aprovou oficialmente o programa de missão de alcance alargado, de um dia de duração, cujos requisitos de rastreio já tinham sido discutidos meses antes entre o Space Task Group e o Centro Goddard.

Convém assinalar que a avaliação formal da missão não é unânime nas próprias fontes da NASA. A ficha de missões não tripuladas classifica-a como parcialmente bem-sucedida, coerente com o resultado registado nesta ficha, enquanto a cronologia do programa a descreve como muito bem-sucedida. Ambas as afirmações são compatíveis se se entender que os objetivos principais foram cumpridos e que as anomalias, embora reais e várias, não comprometeram o voo.

A Mercury-Atlas 4 é a missão que transformou a Mercury num programa orbital. Foi a primeira nave Mercury a alcançar a órbita terrestre, o primeiro teste real da rede mundial de rastreio em condições de voo orbital e a validação em voo das correções nascidas do fracasso da MA-3. A sua cápsula encerra, além disso, uma história pouco frequente: a de um veículo que falhou, foi recuperado do mar, foi reparado e voltou a voar para ter sucesso.

Dos voos não tripulados costuma dizer-se que são meros trâmites. A MA-4 mostra o contrário: sem essa órbita solitária de setembro de 1961, com um manequim a respirar no assento e duas fitas de voz a falar para estações espalhadas pelo mundo, nem o voo de Enos na MA-5 nem o de John Glenn teriam tido base sobre a qual se autorizarem.