Mercury űrhajó

Mercury űrhajó
A Mercury űrhajó a mentőtoronnyal
Általános adatok
Gyártó	McDonnell Aircraft
Tervező	Maxime Faget
Gyártó ország	USA
Felhasználási módok	Szuborbitális repülés (űrugrás) Repülés Föld körüli pályán
Specifikációk
Űrhajó fajtája	egyszer használható
Tervezett élettartam	32 óra
Starttömeg	1400 kg Föld körüli pályára a MA-9-en 1286 kg szuborbitális pályán a MR-4-en
Legénység létszáma	1 fő
Térfogat	2,8 m3
Áramellátás	akkumulátor
Keringés	Föld körüli pálya Űrugrás
Hossz	3,3 m (a mentőrakétával együtt 7,9 m)
Átmérő	1,8 m
Gyártás
Státusz	Már nem használt
Megépült darabszám	20
Megrendelt példány	20
Felbocsátott	10
Használatba vett	10
Kiállított	11
Megsemmisült	1 (elsüllyedt)
Első alkalmazás	1960. december 19. (Mercury–Redstone–1A)
Utolsó alkalmazás	1963. május 15. (Mercury–Atlas–9)
A Mercury űrkabin metszeti rajza
Előd/utód
Előd	–
Utód	Gemini űrhajó

A Mercury űrhajó az Egyesült Államok legelső embervezette űrprogramjában, a Mercury-programban alkalmazott űrhajótípus volt. Funkciója szerint a NASA kétféle feladatra szánta, egyrészt a legelső repüléseken szuborbitális repülésekre, ún. űrugrásokra, másrészt később tlejes értékű, Föld körüli pályán vezetett repülésekre. Felépítését tekintve pedig egyetlen űrhajós hordozására alkalmas, egyetlen egységből álló típus volt.

A NASA 1958-ban azt a feladatot kapta Eisenhower elnöktől, hogy a világon elsőként juttasson fel egy embert a világűrbe. Erre a feladatra tervezett Max Faget tervező egy űrkabint, amelynek tervezési alapelvei két sarokponton nyugodtak, miszerint a lehető leggyorsabban készüljön el, tekintettel a szovjetekkel vívott űrversenyre és a győzelmi kényszerre, mivel a világ első műholdjánál elvesztett presztízs miatt szükség volt a gyorsaságra, valamint arra, hogy a lehető legkönnyebb legyen, mert az USA szűkében volt nagyteljesítményű rakétáknak, amellyel hatékonyan az űrbe lehetett juttatni egy űrhajót.

Rövid tervezés után a gyártásra a McDonnell Aircraft kapott szerződést, majd 1960-ra készen álltak az űrhajók a tesztelésre. 1960. december 19-én megtörtént az első űrhajó tesztrepülése a Mercury–Redstone–1A-val egy automatikus vezérlésű űrugrásra. Majd a sorozatos tesztek végén 1961. május 5-én felbocsátották Alan Shepard űrhajós Freedom 7 névre keresztelt űrhajóját, amely azonban csalódás maradt a közvélemény előtt tekintve, hogy a világelsőségért vívott versenyben Jurij Gagarin a Voszhod–1-gyel megelőzte és elorozta a NASA orra elől a világ első űrbe jutott embere címet. Ez követően az első Föld körüli pályára indított űrhajója a Mercury–Atlas–6 lett, John Glennel a fedélzetén, igaz ez is óriási lemaradásban a szovjetek Vosztok repüléseivel szemben. Összesen hat Mercury űrhajó startolt el a program során – amelyből 2 űrugrást, 4 orbitális repülést végzett –, az utolsó Gordo Cooper űrhajós Mercury–Atlas–9-ese volt 1963. május 15-én.

Az űrverseny versenyfutásában a Mercury űrhajó a szovjetek Vosztok űrhajójával konkurált folyamatosan, ám minden tekintetben alulmaradt azzal szemben. A Mercury sebtében tákolt lélekvesztőnek számította a maga 1400 kg-jával a Vosztok tekintélyes 4700 kg-jával szemben és a két program közvetlen összecsapásában esélye sem volt, hogy az amerikaiak utolérjék az ellenfelet az űrteljesítményekben, így három év és összesen 6 repülést követően a NASA egy sokkal korszerűbb, bár a Mercury-hoz hasonló és annak egyenesági leszármazottjának tekinthető Gemini űrhajóval folytatta a versenyt.

Fejlesztésének története

A koncepció

A Mercury–program indulása – ahogy magának a NASA-nak az elindítása – nem volt projekt jellegű, hanem egy meglévő folyamatot vittek tovább az új szervezetben, majd vált egyedi programmá, kapott nevet és szervezetet. A program magja 1958 augusztusából származik, amikor Hugh Dryden NACA igazgató és Robert Gilruth a Langley Repülési Kutatólabor (a későbbi Langley Űrközpont) helyettes vezetője tájékoztatta a Kongresszust egy emberrel a fedélzetén az űrbe juttatandó űrkapszula tervéről, melyhez 30 millió dollár támogatást is kértek. Ebben a vázlatos alapvetésben megfogalmazták az leglényegesebb célokat is, amelyek az űrbe juttatandó eszközről a következőképpen szóltak:

„Az űrjármű egy nagy aerodinamikai fékeződésre tervezett ballisztikus kapszula lesz. Lehetőleg statikailag stabilnak kell maradnia az űrjárműnek a légkörön át vezető út során előforduló Mach-számokkal jellemzett sebességeken. Strukturálisan a kapszulának ki kell bírnia a lassulás, a hőterhelés és a légerők bármiféle kombinációját, ami egy sikeres, vagy megszakított repülés fel- és leszállásakor kialakulhat.”

A fenti összegzés egy a NACA és a Hadsereg között már régebb óta zajló fejlesztési egyeztetésen alapult, amelyben több fejlesztési elképzelés is versenyzett. Ezek közül az egyik legígéretesebb egy 1946-ban a NACA-hoz csatlakozott mérnök, Maxime Faget elmélete volt. Faget azt javasolta, hogy a világűr elérésére csakis rakéta, azon belül is a Hadsereg által használt ICBM-ek egyike lehet a megoldás, azok közül is a legjobban az Atlas rakéta illett a legjobban a képbe. Faget azt javasolta, hogy fogjanak egy lecsupaszított Atlas rakétát (szereljenek le róla minden, az atom robbanófejek célba juttatásához szükséges eszközt (a harci fej leválasztó szerkezetet, a célzáshoz szükséges irányítórendszert), sőt nem kell az Atlas második fokozata sem, elég a másfél fokozatú kialakítás (amikor a főhajtómű mellett még kis oldalsó gyorsító fokozatok segítik a gyorsulást) és egy 700-900 kg-os űrkabin lehet vele pályára állítani. Járulékos előny volt, hogy ezzel a megoldássál három-négy hónapnyi fejlesztési időt is meg lehetett spórolni. A koncepció űrkabin részére is folytak kutatások, hogy annak milyen alakúnak kell lennie. Az atomrobbanófejek tervezésénél merült fel a probléma, hogy a ballisztikus pálya második szakaszában, amikor a robbanófej visszatér a magasból a légkörbe, hiperszonikus sebességgel, akkor óriási hőterhelés éri, amelynek a hatásait minél inkább csökkenteni kellett. Ennek a csökkentésnek az egyik módja az eszköz alakjának optimális megválasztása. Szélcsatorna kísérletek a tompa, lekerekített aljú kúpot adták ki megoldásul, amely elvezeti és eloszlatja a keletkező hőt.

Az előzőekben az űrhajóra vonatkozó kitétel (a „nagy aerodinamikai fékeződésre tervezett ballisztikus kapszula”) vonatkozásában végül a folyamat egyre inkább a Max Faget kész, ún. „bare Atlas (lecsupaszított Atlas)” koncepciója felé kanyarodott. Faget már 1946-tól foglalkozott a NACA-n belül rakétahajtással kapcsolatos kérdésekkel, és bekapcsolódott az X–15 rakétarepülőgép fejlesztésébe is. Az X–15 kísérletek később az X–20 Dyna-Soar (egy kezdeti űrrepülőgép koncepció) projektben folytatódtak, Faget részvételével. A tervező 1957 novemberében ismertette elképzelését egy lehetséges emberes űrrepülésre, amelyben létező katonai ballisztikus rakétákat képzelt el, mint a meghajtást biztosító eszköz, a Föld körüli pályáról való visszatéréshez szilárd hajtóanyagú fékezőrakétákat ajánlott, és az űrhajót szárnyak nélküli, a ballisztikus repüléshez megfelelő alakú kapszulaként vázolta fel. Egy 1958 januárjában tartott közös NACA – Air Force mérnöki megbeszélésen már Faget elképzelését vitték tovább. (Mintegy mellékvágányként a McDonnell repülőgépgyárban 1957 végén elinduló McDonnell Project 7969-ben – egy, a gyár saját kockázatára elindított űrhajófejlesztési projektben – Faget tanácsadói közreműködésével egy lehetséges, a koncepcióba passzoló űrkabin fejlesztései is elkezdődtek.)

A Space Task Group kapva kapott a kidolgozottságában már előrehaladott (több szakmai vitán is megvalósításra javasolt) elképzelésen és 1958 novemberének elején a Faget-féle „lecsupaszított Atlas” tervet hivatalosan is elfogadottnak tekintették.

Az űrhajó kifejlesztése

A Mercury űrhajó fejlesztési folyamata, 1958–59

A Mercury űrhajó alakjának fejlesztési lépése, a legömbölyített forma alatt létrejövő lökéshullámmal

Tenderkiírás

Az űrhajó tervezését Max Faget javasolta „csupasz Atlas” elképzelés mentén kezdték el. A NASA Langley Űrközpontjában megfogalmazott elvekből a Space Task Group 1958. október 20-ra állított össze egy kiírást, amit a reménybeli gyártók számára adtak ki később. A gyártási felhívást 1958. október 23-án küldték meg 40 gyártóüzem számára, amelyre 38 jelentkező válaszolt és küldte el képviselőit 1958. november 7-én az első tervezési megbeszélésre. A 38 jelentkezőből 19 mutatott érdeklődést az űrhajó létrehozására, így ők kapták az „S–6 Emberes űrhajó specifikáció” elnevezésű tervezési dokumentumot. 1958. december 11-re (az ajánlattételi határidőre) a mezőny 11 gyártóra szűkült.

A program sebességének felpörgetésére jellemző, hogy maga a NASA is alig járt előrébb a neki dolgozó beszállítóknál: míg a reménybeli gyártók a követelményeket tanulmányozták és az első tervvázlatokat készítették az ajánlatokhoz, maga az űrhivatal a beérkező ajánlatok műszaki, pénzügyi kiértékelési szempontrendszerét állította össze.

A kiválasztási procedúrában végül két egyenrangú jelölt jutott a végső fordulóba, a McDonnell Repülőgépgyár és a Grumman Repülőgépgyár. Kettejük közül végül egy különös indok döntött: a Grummannak az idő tájt több nyertes pályázata volt a Haditengerészet által kiírt tendereken, és a Space Task Group szerint félő volt, hogy a gyár nem tud majd megfelelni egyszerre több, nagy kihívást jelentő fejlesztési projekt elvárásainak és csúszni fog a Mercury űrhajó fejlesztése. Így aztán az űrhajó gyártásának jogát a McDonnell Repülőgépgyár nyerte el 1959. január 12-én. A szerződést James McDonnell, a gyártó vállalat elnöke 1959. február 5-én, míg Keith Glennan 1959. február 12-én írta alá, amelyben a gyártó 19 450 000 dollár fejében vállalta, hogy megtervez, legyárt és leszállít a NASA számára 12 db Mercury űrkabint. A fejlesztés ütemére jellemző, hogy James McDonnell, egy 1957. májusi (még a Szputnyik–1 repülése előtti) beszédében még 1990-re tette az első ember űrbe juttatását, azaz több évtizedes fejlesztésben gondolkodott, amely aztán a gyakorlatban két év alatt lezajlott.

Fejlesztés

A McDonnell már a tenderszakaszban megkapta a NASA 50 oldalas tanulmányát, amely az űrhajóval kapcsolatos alapvető tervezési ismérveket, szempontokat (lényegében a NACA/NASA alapkutatási eredményeit) tartalmazta. A NACA kísérletei a nukleáris robbanófejek légköri repülésének vizsgálatakor jelölték ki az utat a leendő űrhajók formáját illetően: a légkörben nagy sebességgel süllyedő test a levegő súrlódásától felhevül és ennek a hőnek az elvezetésére a legömbölyített forma a legmegfelelőbb, mivel nagy sebességnél az ilyen formájú test lökéshullámfrontot hoz létre maga előtt, ami a hő nagy részét is elvezeti. 1958–59-ben, a Langley Űrközpontban ezzel a formával kísérletezett Max Faget és fejlesztettek különböző formákat egy leendő űrkabin számára, amelyek betűjeleket kaptak egy egymásra épülő evolúció lépéseiként (A/B/C). A McDonell lényegében a „C”-jelű verziót kapta, mint tervezési kiindulópont (később, már a tényleges ejtőtesztek során alakult ki a „D” verzió formája, amely a véglegesen jóváhagyott variáció volt. A fejlesztés első lépcsője egy valós méretű, furnérlemezből és kartonpapírból kialakított makett felépítése volt, amelyen a rendszerek elhelyezhetőségét és a mentőtorony illesztését alakíthatták ki a mérnökök.

A kabin felépítésének alapgondolata a lehető legegyszerűbb volt: „az egyetlen cél, hogy embert juttassunk egy rövid időre a világűrbe”. Ez a gyakorlatban azt jelentette, hogy egyetlen térbe zsúfoltak be mindent, a navigációval, az űrhajós létfenntartásával, az űrhajó működésével kapcsolatos berendezést. Szinte minden rendszer a kabin belsejében kapott helyet, minden apró zugot kitöltve és alig hagyva helyet az űrhajós számára. (Később, már a repülések fázisában, a gyakorlatban derült ki, hogy ez az út egy tervezési zsákutca, mivel a kabin több pontján, az éppen rendelkezésre álló helyekre szétosztva bezsúfolt rendszerek, az azokat összekötő kábelezés káoszt okoz, és egy meghibásodás miatt több más rendszert is meg kell bontani és újraszabályozni a repülésre való felkészítés során. A probléma megoldására – éppen a Mercury űrhajóval szerzett negatív tapasztalatok alapján – a következő űrprogramtól, a Gemini-programtól kezdve bevezették az űrhajó két részre, űrkabinra és műszaki egységre osztásának filozófiáját).

A Mercury űrhajó makettje egy szélcsatorna teszten

A még a program kezdetekor megfogalmazott alapkövetelmények harmadik fejezetének teljesítésében bontakozott ki a leghosszabban tartó dilemma a tervezésben. Már az 1950-es évek közepétől (a nukleáris robbanófejek rakétákra szerelésétől) nyilvánvalóvá vált, hogy a légkörben nagy sebességgel zuhanó tárgy a levegő súrlódásától hatalmas hőterhelésnek van kitéve. A különböző haderőnemek különböző megoldásokat fejlesztettek ki a problémára: a hadseregnél a hő hatására elégő, leolvadó (de a hőt eloszlató) anyagokból épített kompozit hőpajzzsal, a légierőnél pedig hőelnyelő anyagból készült változatokkal kísérleteztek. A Space Task Group szakemberei hosszú ideig nem tudtak dönteni (ami az egyik anyag előnye volt, az a másik hátránya és fordítva), ezért mindkét fejlesztési irányt nyitva hagyták. Aztán már a tesztek folytak a kétféle hőpajzzsal, amikor fény derült a hőelnyelő változat koncepcionális hibájára: a hőelnyelő anyagból készült hőpajzsot a leszállás végső szakaszában le kellett volna választani az űrhajóról, mivel az rendkívül forró lett volna a leszálláskor, ami veszélyt jelentett volna a kabinban helyet foglaló űrhajósra, és/vagy szárazföldre való leérkezés esetén meggyújthatta volna a leszállóhely növényzetét, ezért még a földet érés előtt le kellett volna választani. Az egyik ilyen leválasztási teszt során azonban az alakja miatt a pajzs a hulló falevélhez hasonlóan viselkedett a leválasztása után és nekiütközött a kabinnak. Ezt tetézte még, hogy a hőpajzs leválasztása bonyolultabb felépítést kívánt meg az űrkabintól. A mérnökök ezért ezt a verziót végül elvetették és 1959 tavaszára a leolvadó hőpajzs koncepciót fogadták el.

A kabin kialakításának koncepciótervei után megkezdődött a részletes tervezés és a kísérleti űrhajórészegységek tesztjei. Az első ilyen próbák a kabin ejtőtesztjei voltak. Ezek között szabadeséses és különböző ejtőernyőrendszerekkel végzett ereszkedéses tesztek egyaránt voltak, amelyek során több mint száz alkalommal dobtak le betonnal töltött életnagyságú űrkabin maketteket tengerre, vagy szárazföldi leszállóhelyekre. Ezek az ejtőtesztek a földetéréshez optimális fékező ejtőernyőrendszer kialakítására szolgáltak.

A mentőrakéta egyik tesztje

Egy másik tesztsorozat a mentőrakéta kialakítását szolgálta. Egy startbaleset esetére a tervezők egy kis rakétákból (és az azokat a kabinhoz rögzítő rácsos szerkezetből) álló eszközt terveztek, amely probléma esetén a lehető legrövidebb idő alatt „lerántotta” volna a kabint a rakétáról és biztonságos távolságba vitte volna az ilyenkor szükségszerűen bekövetkező robbanás helyszínétől az űrhajót és utasát. A Wallops-szigeten elvégzett első teszt olyan katasztrofálisra sikerült (röviddel a rakéták beindulása után a felfelé tartó rakéta bukfencezni kezdett és két teljes bukfenc után az óceánba csapódott), hogy felvetődött az egész rendszer alapjaitól való újragondolásának gondolata is. Egy hónapos munkával a tervezők kijavították a hibákat és az eszköz alkalmassá vált a Mercury kabin mentésére egy startprobléma esetén.

A harmadik tesztsorozat a Mercury űrhajó formájának végső kialakítására futott le a Langley űrközpont és az Ames űrközpont szélcsatornáiban. Ehhez az űrhajó legkülönbözőbb méretű makettjeit vitték be a szélcsatornába, hogy a repülés transz-, szuper- és hiperszonikus sebességtartományaiban jelentkező tulajdonságokat vizsgálják.

Egy negyedik tesztsorozatban a leszállás legvégső fázisához, a leérkezéshez szükséges technikai megoldást kellett kifejleszteni, egyben dönteni kellett a vízre és a szárazföldre való leérkezés között. A mérnökök a vízreszállást preferálták. A leérkezés a tervek szerint 9 m/s sebességgel kellett megtörténjen és ennek a mozgási energiáját kellett elnyelni (egy esetleges vészhelyzet esetére, a rosszabbik eshetőségre, egy szárazföldi leszállásra is fel akarták készíteni a kabint) és a leghatékonyabb energiaelnyelőnek az ülések alumínium méhsejtszerkezetből való elkészítését gondolták. Az elgondolást a kísérleti ülésekbe szíjazott házi sertésekkel végzett ejtőtesztekkel igazolták.

Az ötödik tesztsorozat az ejtőernyőrendszer végső kialakítását célozták, ezen belül is elsősorban a kihúzóernyő és a főernyő viselkedését vizsgálták extrém sebességeken és/vagy extrém magasságon. Először egy hagyományos körkupolás teher ejtőernyőt alkalmaztak főernyőként, de egy balul sikerült teszt után a mérnökök elvetették ezt a változatot és egy gyűrűs ejtőernyőre cserélték le.

Felépítése

Az űrhajó alakja egy kb. nyolc hónapos fejlődési folyamat végén 1959 júliusában öltött testet és került át a tervező Maxime Faget jegyezte tervrajzok formájában a gyártó McDonnellhez. Ez a végleges forma egy kúp alakú. 3,3 m magas, az alapjánál 1,8 m átmérőjű hengerkúp alak volt, a felső, keskeny végén egy üvegnyakkal. Ennek a tetejére építették a mentőrakétát a vészhelyzeti mentéshez, amellyel együtt 7,9 méter lett a magassága. A szélesebbik vége egy gömbszeletben végződött, erre szerelve egy alumínium méhsejtszerkezetre felvitt üvegszál rétegekből álló hőpajzzsal. A kúp padlólemeze és a hőpajzs közé még beépítették a leszálláskor aktiválódó leszálló szoknyát (a képen 2-vel jelölve), egy összehajtogatott és a vízreszálláskor kiengedhető struktúrát, ami leeresztette a hőpajzsot, amire már nem volt szökség a vízet éréskor. Legalul, a kabin alja – azaz a hőpajzs – alatt pedig az ún. leszálló csomaggal (1) ért véget az űrhajó szerkezete. A leszálló csomag fizikailag önálló egységet alkotott, egy szíjakkal a kabin aljára erősített kis tartószerkezet volt, amelybe három fékezőrakétát és három pozícionáló rakétát illesztettek. Előbbi feladata volt a repülés végén az egész űrhajó lelassítása annyira, hogy az kiszakadjon az orbitális sebességből és lesüllyedjen annyira, hogy a fékezés nagy részét aztán a légkör közegellenállása tehesse meg. Utóbbié pedig az volt, a pályára álláskor a kis rakéták eltávolítsák az űrhajót a vele együtt orbitális sebessére gyorsuló és pályára álló rakétafokozattól. A fékezési manőver végén ez a részegység feleslegessé vált és a rögzítésre szolgáló szíjak leválasztásával az egész egységet eldobták. Felül, az űrhajó másik végében, a kúp nyakában az ún. leszállási csomag (4) helyezkedett el, amely egy három darabból álló ejtőernyőrendszert fogadott magába: egy kisebb kihúzó ernyőt, amely egyrészt a szabadesés során stabilizálta a zuhanást, majd a kellő magasságon kihúzta az ejtőernyőházból a főernyőt, ami mellett volt még egy tartalékernyő is a fő rendszer meghibásodása esetére. Legfelül pedig a leszállító csomag tetejére még ráépítették az antennaházat (5), amelyben értelemszerűen a rádióforgalmazáshoz és nyomonkövetéshez szükséges antennák és a kommunikációs berendezések foglaltak helyet. Legfelül pedig – igaz már nem az űrhajó integráns részeként – a mentőtorony (6), egy csövekből épített rácsszerkezet, a csúcsán levő tartókba rögzített három szilárd hajtóanyagú rakétával foglalt helyet, amely logikailag és szerkezetileg is önálló egység volt.

A rakéta részei: 1) a leszálló csomag, 2) a leszálló szoknya a hőpjzzsal, 3) a kabin legénységi része, 4) a leszálló csomag az ejtőernyővel, 5) az antennaház, 6) a mentőtorony

Az űrhajó legfontosabb része a kabin, vagyis a legénységi rész volt. Ez a belül 2,8 m³-es teret tartalmazott az egyetlen utasa számára. Az utast egy a testére formált ülésbe szíjazták, arca a kabin csúcsa irányába eső műszerfal felé nézett, háta mögött pedig a kabin alaplemeze, amögött pedig a hőpajzs volt. A kutatások azt mutatták, hogy ez a háton fekvő pozíció a legmegfelelőbb a felszállás és a légköri visszatérés során fellépő nagy g-erők elviselésére. Ennek a terhelésnek az eloszlatását a speciálisan az űrhajós űrruhás testére egyedileg öntött ülésforma is segítette. Az ülés mellé pedig egy manuális repülésmegszakító kart is építette, így maga az űrhajós is kiválthatta a repülésmegszakítást, ha az automatika nem tette meg azt.

Az űrhajós ülése alatt helyezkedett el a berendezéstér (a későbbi űrhajótípusokon ezek nagy részét saját, önálló szerkezeti egységben, egy műszaki modulban helyezték el), a létfenntartó rendszerrel, ami oxigént táplált be, miközven elvonta a szén-dioxidot, a párát és a szagokat (vagy éppen begyűjtötte a vizeletet) és a kabin fűtéséről, hőtartásáról is gondoskodott.. A kabin légköre tiszta oxigén volt, amelyben a létfenntartó rendszer 0,38 bar nyomást (mintha a tengerszinten lennénk, csak a levegőből kivonnánk az összes nitrogént, vagy mintha 7600 magasságban lennénk, csak a légkör teljesen oxigénből állna). Emellett azonban, ha a kabin valamely okból kihermetizálódott volna az űrhajós nyomásbiztos űrruhában ült az ülésében, amelynek szintén saját oxigénellátása volt, amelyet a szkafanderben keringettek, amely így hűtést is biztosított neki az akkumulálódó testhő ellen.. Ezzel a megoldással egyszerre súlyt takarítottak meg (az űrhajó alacsony belső nyomása miatt gyengébb falak is elegendőek voltak a nyomás megtartására) és elkerülhették, hogy az űrhajós dekompressziós betegség érje. A tűzveszélyt pedig egyszerűen úgy lehetett elkerülni (amely egyébként egyszer sem merült fel a Mercury-program során), ha egyszerűen leengedték a kabinlégkört, elvonva az összes oxigént. Ez utóbbi esetben az űrruha saját belső ellátmánya, belső rendszere látta volna el az űrhajóst, a sisakellenző lecsukásával, a ruha maga is önálló létfenntartásra volt képes, igaz annak árán, hogy egy ilyen esetben a belső nyomástól a ruha felvújódott volna, korlátozott mozgást biztosítva az űrhajósnak, így csak az alsó és az oldalsó műszerfal paneleket érve el, ami miatt a létfontosságú kezelőszerveket ezeken a paneleken helyezték el (a normál rezsim szerint emiatt a sisakellenző a repülés alatt nyitva volt).

Az űrhajós életfunkcióit a testére erősített elektródákkal érzékelték (mellkasán a szívritmusát, a csuklóján pedig a vérnyomását, míg a végbelében a testhőmérsékletét mérték), amelyeket aztán az egyik rádiósávon telemetriai adatként továbbították az irányításhoz. A repülési feladathoz tartozott még, hogy egyen és igyon az űrhajós (korábban az orvosok ezt lehetetlennek tartották a súlytalanságban), amit vízivással és szárított ételek fogyasztásával teljesítettek.

Érdekes tervezési fiaskó tárgyául szolgált a vizeletgyűjtő rendszer. Annak ellenére, hogy az U2 felderítő repülőgép hosszútávú repüléseivel – amikor a Mercury-éhoz hasonló hajózóruhát viseltek a pilóták – már jókora tapasztalat állt rendelkezésre az ilyen irányú szükségletekkel, eredetileg nem terveztek be ilyen rendszert az űrhajósok számára a Mercury űrhajón. Erre tervezési hiányosságra már rögtön az első repülésen fény is derült, pedig még egy 1961-es sajtókonferencián egy diák rá is kérdezett a közvéleményt mindig is érdeklő triviális kérdésre – ...és az űrhajósok hogyan mennek ki?...–, amelyre a NASA illetékese azt mondta akkor, hogy az „első űrhajósoknak nem lesz szükségük kimenni”. Ám, amikor Alan Shepard első űrrepülésére sor került és a valóban csak 15 perces utazás elvileg nem kívánt volna különösebb előkészületet semmilyen ilyen irányú szükséglettel kapcsolatban, a startelőkészületek több mint 4 óráig tartottak és Shepardtól nem volt elvárható, hogy ennyi ideig visszatartsa az ingert. Végül az űrhajósnak be is kellett vizelnie az űrruhába, amivel viszont azt kockáztatták, hogy a beépített egészségügyi elektródákban zárlatot okoznak. És még Grissomnak is dupla guminadrágot kellett viselnie a probléma ellen, csak a harmadik repülésre építették be az ülés alatti vizeletgyűjtó rendszert.

Az űrhajó elvben a felbocsátása után nem, vagy csak nagyon korlátozottan volt irányítható. Az űrhajót mindössze legyező és bólintó irányba lehetett fordítani, valamint a hossztengelye körül forgatni (azaz jobbra, balra, fel és le, valamint orsózni lehetett vele), de ez lényegében annyit jelentett, hogy merre nézzen az űrhajó ablaka, viszont semmilyen pályakorrekcióra nem volt képes, azaz a hagyományos földi viszonyítási rendszerben kanyarodni, lassítani, gyorsítani, emelkedni és süllyedni nem lehetett vele. Ezeket a mozgásokat kis hidrogén-peroxid kormányhajtóművekkel, azaz kis fúvókákkal lehetett létrehozni. A pilóta helyzetérzékeléséhez egy ablakot és egy periszkópot tudott használni. Ehhez és az űrhajó feletti teljes kontrollhoz a műszerfalon összesen 120 műszert helyeztek el: 55 elektromos kapcsolót, 30 megszakítót és 35 mechanikus kart. Az űrhajó – saját korának termékeként – még nem rendelkezett fedélzeti komputerrel (hiszen akkoriban az ilyen gépek teremnyi nagyságúak voltak és nem fértel volna bele a kabinba), ehelyett minden számítási művelete a Földön, az irányítóközpontban végeztek el, majd az eredményeket (fékező gyújtás magasságát, vagy az időtartamát) rádión sugároztak fel az űrhajó rendszerei számára. Az űrhajó feletti kontroll egyébként sokáig kérdéses volt, a tervek eredetileg azzal számoltak, hogy az űrhajós csak egy passzív utas volt, ám az űrhajósok erőteljes követelésére – vagy inkább valóságos lázadására – végül az űrhajós előlépett pilótává (a fenti korlátok között értelmezve), manuális kontrollal, a kitekintéshez és tájékozódáshoz ablakkal. Ezzel alakult ki az űrhajó háromféle párhuzamos irányítórendszere: a földről távirányítással volt képes az irányítóközpont, a fedélzeti rendszerek autonóm beavatkozásával és mindezeket felülíró módon az űrhajós manuális irányításával. Később ez utóbbi módszer létjogosultságát az utolsó repülésen Gordo Cooper bizonyította, mely nélkül a MA–9 nem lett volna képes leszállni.

Az egész űrhajó borítása egy René 41 jelű nikkel ötvözet volt, aminek legfőbb tulajdonsága volt, hogy képes volt ellenállni a nagy hőmérsékletnek. A legnehezebb űrhajó a 22 keringésre induló Mercury–Atlas–9 volt, 1400 kg-os tömegével, amellyel Gordo Cooper indult a program utolsó repülésére 1963. május 15-én.

Repülési profilja

Űrugrás

Űrugrás repülési profilja. Az időpontok értelmezéséhez lásd a jobbra levő időtáblát (a szaggatott vonal a súlytalanság fázisát mutatja

A Redstone rakéta összesen 2 perc 30 másodpercig volt képes gyorsítani az űrhajót, egészen 59 km magasságig juttatva azt, amikor levált és innentől ballisztikus pályán repült tovább. Ezzel egyidőben vált le a mentőtorony is. A lendület egészen 189-191 km magasságig vitte tovább az űrkabint, ahol aztán a pálya csúcspontján beindították a fékezőrakétákat (bár ez csak gyakorlási céllal történt, mivel az űrhajó nem érte el a pályára álláshoz szükséges első kozmikus sebességet és a fékezés nélkül is visszatért volna a légkörbe). Ezt követően zuhanni kezdett, előbb gyorsulva, majd a légerők hatására ismét lassulva és végül az Atlanti-óceánban ért vizet. A repülés összesen kb. 15 percig tartott, a már említett 189-191 km magasságig jutott és vízszintesen kb. 485 km-tel az indítóhelytől ment végbe a vízreszállás. A hordozórakéta leválásától addig a pillanatig, amíg a levegő el nem kezdte lassítani a kabint, az űrhajós megérezhette a súlytalanság érzetét (kivéve azt a 20 másodpercet, amíg a fékező gyújtás tartott a pálya tetején). Legvégül a kutatás, mentési művelet és a vízből való kiemelés már ugyanúgy zajlott, mint egy Föld körüli pályán végrehajtott repülésnél.

Időrend (p:mp)
0:00	Start
2:22	A rakéta leállása, a mentőtorony leválása
2:32	Az űrhajó leválása a rakétáról
2:37	Helyzetváltoztatás, a kereszttengely körüli megfordulás
5:14	Fékező gyújtás
6:14	A fékező csomag leválasztása
7:48	Légkörbelépés
9:38	Kihúzó ernyő nyitás
10:15	Főernyő nyitás
15:22	Leszállás

Orbitális repülés

A Föld körüli pályán vezetett repülés 6½ órával korábban kezdődött, ekkor indult el a visszaszámlálás (T - 390 perccel, ez előtt ún. elő-visszaszámlálás folyt, megannyi megszakítással), és ez a visszaszámlálás futott le egésze T=0-ig. És a 0-nál nem állt meg egy pillanatra sem, hanem átment pozitív számlálásba, mutatva az eltelt repülési időt. A visszaszámlálást az indítóállás közelében levő bunkerből felügyelték egészen 2 perccel a felszállás előttig, amikor is átadták az irányítóközpontnak. A visszaszámlálás utolsó 10 másodpercét rádión beadták az űrhajósnak, illetve adásban kiadták a tévétársaságoknak, hogy közvetíthessék.

Felbocsátási és visszatérési profilok: A-C: felbocsátás; D: pályára állás; E-K: visszatérés és leszállás

Egy Föld körüli pályára indított repülésen az Atlas rakéta hajtóművét 4 másodperccel a tervezett indítási időpont előtt indították be. A tényleges felszállásig, amíg 100%-ig fel nem épült a hajtóművek tolóereje, rögzítőelemek tartották az indítóasztalhoz nyűgözve a rakéta farkánál az egész szerkezetet, majd ezeket lerobbantották és megtörténhetett a start (A). A rakéta megkezdte az útját függőlegesen felfelé és 30 másodperc múlva elérte a legnagyobb dinamikus nyomás (a Max Q) zónáját, amit a benn ülő űrhajós komoly vibrációként élt meg. Az újabb állomás 2 perc 10 másodpercnyi repülés után következett el, amikor a farokrész szoknyájára rögzített oldalsó segéd gyorsító hajtóművek kiégtek és leváltak, hogy csak a centerhajtómű vigye tovább az űrszerelvényt (B) . Ettől a pillanattól nem volt szükség a mentőtoronyra, ezért a saját hajtóművének 1 másodperces beindításával megtörtént a leválasztása és a továbbrobogó űrszerelvénytől eltérő irányra állt (C), majd mivel nem érte el a megfelelő sebességet, lassan, parabolaív mentén lezuhant az óceánba (eddig a pillanatig viszont alkalmas volt rá, hogy a kabint leválasztva a hordozórakétáról, messzire távolítsa el azt egy esetleges rakétarobbanástól). Az űrszerelvény ekkor már megkezdte fokozatos irányváltását, hogy a függőleges felszállást áttegye a Föld felszínével párhuzamos keringésre és végül 161 km magasan a megmaradt centerhajtómű is leállt, mintegy 5 perc 10 másodperces működést követően és az űrhajó Föld körüli pályára állt. Az iránya ekkor keleti volt (az egyenlítő menti starthely segített benne, hogy a Föld saját tengelye körüli keringési sebessége hozzáadódjon az indítás sebességéhez). Ekkor az űrhajón beindultak a kis kormányhajtóművek, éppen annyi löketet adva, hogy az űrjármű eltávolodjon a hordozórakétától.. Eddig a pillanatig (pontosabban a főhajtómű leállásáig) akár 8g gyorsulás hatott az űrhajósra. Pályára állva az űrhajót automatikusan megfordították a kereszttengelye körül (az űrhajó tömegközpontja rendületlenül haladt a felbocsátáskor kapott momentummal a beállított irányba, amely körül azonban magát az űrhajótestet tetszőlegesen lehetett forgatni, így innentől a rakéta tolatva repült, a fenekére szerelt fékező rakéta csomag nézett a menetiránynak előre, az orrát viszont 14,5°-kal lefelé állították be, amely állásszöget végig megtartotta a fékezésig, mivel így a rádióösszeköttetésnek kedvezőbb körülményeket lehetett teremteni).

Amint pályára állt a Mercury, lehetetlen volt a pályáján változtatni, kivéve a leszálláskori fékezést. Ettől kezdve minden keringést 88 perc alatt teljesített az űrhajó(s). A jellemző pályabeállítás esetén a pálya alsó pontja – a perigeum – 161 km magasan húzódott, míg a pálya legmagasabb pontja – az apogeum – 280 km magasságot ért el.. A keringési pálya elhagyásakor a fékezéshez 34°-ra állították be az állásszöget, majd így indították be a fékező hajtóműveket (E).. A fékezőrakéták mindegyike 10 másodpercig működött (F) sorozatban egymás után, az egyik a másik után 5 másodperc szünettel. Ezzel megkezdődött a légkörbelépés (G), amelynek során az űrhajósra ismét 8g fékezőerő hatott. A légkör átszelése közben a hőpajzson tapasztalható hőmérséklet drasztikus emelkedésbe kezdett és elérte az 1600 °C-t és a levegő ionizációja miatt kétperces rádiócsendbe merült a kabin.

A légkört áttörve 6400 méteren egy kis kihúzó ernyő nyílt ki automatikusan (H), ami stabilizálta az űrhajó süllyedését. A főernyő két lépésben nyílt 3000 méteren ezek után (I): előbb csak szűkebben nyitott a kupola, majd teljes szélességében lobbant be (erre a kötélzet kifeszítésére és összegubancolódásának megakadályozása miatt volt szükség). A víz fölé érve a hőpajzs alól megnyílt a leszállócsomag (egy felfújható gyűrű), amely a becsapódás erejét volt hivatott csökkenteni (J). A vízre éréskor az ejtőernyőt leválasztották. Utolsó lépésként ekkor egy antenna nyílt ki (K), amely jelzéseket küldött a közelben levő hajóknak és helikoptereknek. Ezzel egyidőben zöld festéket engedtek a vízbe az űrhajó körül, hogy könnyebben láthatóvá tegye az űrhajót a levegőből. A mentésre érkező helikopterek által ledobott békaemberek egy felfújható gallért erősítettek az űrhajótest köré, ami segítette, hogy az űrhajó mindig függőlegesen állva maradjon a tengerben megelőzve, hogy belefollyon a víz. Amikor aztán az így biztosított kabint egy kampóval a helikopter alá függesztették - de a kabin alja mg mindig a vízben volt – akkor robbanthatta le az űrhajós az ajtót és szállhatott ki. Ekkor a helikopter a fedélzetére vette és a kiemelésére küldött hajóra szállította.

Repülései

Ember nélküli tesztrepülések

Redstone próbarepülések

Számos olyan tesztet követően, amikor különböző működésképtelen, de méret és viszonylag tömeghű űrhajómakettekkel végeztek próbákat, a program első teljes értékű, de még ember nélkül, automata üzemmódban indított űrhajóját a Mercury-Redstone–1-gyel kívánták felbocsátani. A teszt célja egy, a későbbiekben emberrel tervezett űrugrás teljes végigvitele, szimulációja volt. A mérnökök az új repülési profil kipróbálásához egy teljes értékű Mercury űrkabint (a 2-es gyári számú példányt) tervezték reptetni egy Redstone hordozórakétával (MR–1 jelzéssel) és egy szintén teljes értékű mentőtoronnyal. A tervek szerint ezzel az eszközpárosítással tesztelhették az űrhajó automatikus irányító és leszállórendszerét, valamint a földi felbocsátási, mentési, nyomonkövetési infrastruktúrát. Emellett tesztelni kívánták a repülésmegszakítási érzékelőrendszer működését is (ehhez a rendszert úgy állították be, hogy az érzékelni és az irányítás számára jelenteni legyen képes egy megszakítási szituációt, de magát a repülésmegszakítást ne legyen képes kiváltani).

A startot először 1960. november 7-re tűzték ki, azonban ekkor a rakéta héliumrendszerében hibát észleltek (a nyomás váratlanul a normál érték negyedére zuhant), így el kellett halasztani a startot, az űrhajót és a hőpajzsot leszerelni a Redstone-ról, elhárítani a hibát (tartálycserével és újravezetékezéssel), majd újra készre szerelni az űrszerelvényt. Az új startot 1960. november 21-re tűzték ki. Ezúttal először használták a Mercury irányítóközpontot a repülés irányítására.

A startra helyi idő szerint 9:00-kor (14:00 UTC) került sor az LC–5 startasztalról. A meglepett irányítók annyit láttak az új központ periszkópján keresztül, hogy a rakéta feldübörög, majd hirtelen a dübörgés elhallgat, a rakéta zökken egyet, majd megállapodik a farokvezérsíkjain, és csend ül a startasztalra. Ezt követően rögtön a mentőrakéta beindul és elrepül, de az űrkabint a rakéta tetején hagyja. Három másodperccel a mentőrakéta elrepülése után a kabin ejtőernyője kiold és félig kibomolva betakarja a kabint. A helyzet a rendszer nem megfelelő működése okán meglehetősen veszélyessé vált: a starthelyen ott állt a teljesen feltöltött rakéta mindenféle biztosítás nélkül, pusztán a gravitációra bízva, az egész szerelvény oldalán ott lógott a félig kinyílt ejtőernyő, amely azzal fenyegetett, hogy egy kisebb szélroham is belekap és felborítja a rakétát.

A kudarc végül a „négy hüvelykes repülés” néven vonult be a jelentésekbe (mások úgy összegezték az eseményt, mint „az összes, amit fellőttünk, a mentőrakéta volt”). A hibában az űrhajónak semmilyen szerepe nem volt, olyannyira, hogy a soron következő repülésen is ezt használták fel.

A sikertelen kísérletet követően alig egy hónappal a NASA ismét készen állt egy űrugrásra. A Mercury–Redstone–1A repülés teljes egészében a novemberi sikertelen kísérlet megismétlése volt. Az űrhajó ugyanaz (Nr.2 gyári számú) volt, mint amit leszereltek a MR–1-ről, rakétának pedig a MRLV–3 jelű példányt használták az összeszerelésnél. A repülés célja is ugyanaz maradt: a működőképes űrkabint, rakétát és mentőtornyot felhasználva kellett igazolni az automatikus irányító- és leszállórendszer, valamint a repülésmegszakító rendszer működőképességét.

A start 1960. december 19-én történt meg, amikor Cape Canaveral LC–5 indítóasztaláról a Redstone rakéta rendben felemelkedett 11:15-kor (16:15 UTC). A hajtómű 143 másodpercig működött, és végül 210 kilométer magasra repítette az űrhajót, majd az indulási helytől 378 kilométerre érkezett az Atlanti-óceánba. A legnagyobb égésvégi sebesség 7900 km/h volt. A repülési idő 15 perc 45 másodpercet tett ki. A repülés szinte tökéletesen sikerült – azzal az apró eltéréssel, hogy az ideálisnál magasabbra emelkedett és így a leérkezési pont is eltolódott, de ez ismét inkább a rakéta működésében való eltérésnek volt köszönhető, mintsem az űrhajó esetleg hibás teljesítményének –, az irányítók kivétel nélkül hozzájutottak a kívánt adatokhoz. A vízre szállt űrhajót mindössze 15 perc keresés után – nagyjából 30 kilométerre a kijelölt leszállási ponttól – a USS Valley Forge hordozó helikoptere halászta ki és szállította az anyahajó fedélzetére.

A sikert követően tovább lehetett lépni a következő szintre, egy élőlény, egy csimpánz repültetésére.

Csimpánzok repülései

Az emberek repülését legvégső tesztként élőlények – egészen pontosan főemlősök, csimpánzok – repültetése előzte meg, hogy az utolsó feltételezett rizikót is éles próbával zárjanak ki, vagy csökkentsék elviselhető mértékűre, ami nem volt más, hogy az emberi szervezet kibírja-e egy űrrepülés, elsősorban a súlytalanság körülményeit. Az első ilyen tesztre az emberrel végzett űrugrást megelőzően került sor. Ehhez korábban egy csoportnyi majmot készítettek elő, hogy egyrészt melyikük alkalmas másrészt, hogy betanítsák azokra a feladatokra, amelyeket majd a repülésen kellett elvégeznie, hogy mérhessék mennyit változik a fizikai állapota az alanynak egy űrrepülés során. A kiválasztott végül Ham lett (A Ham nem az eredeti angol értelmezés szerinti „sonka” jelentéssel bírt, hanem a kísérletet irányító Holloman Aerospace Medical Center kezdőbetűiből álló betűszó volt).

A Mercury–Redstone–2 startjára 1961. január 31-én 11:55-kor (16:55 UTC) került sor, több problémából adódó starthalasztást (elakadt az indítóállás liftje, túl sokan tartózkodtak feleslegesen az indítóállás környezetében, az egyik rendszer beszabályozása 20 perccel tovább tartott, és a rakéta egyik csatlakozójának takarója beszorult) követően. A csimpánz útja messze nem sikerült problémamentesre. Egy perccel a start után a telemetriai adatok a röppálya 1 fokos eltérését észlelték, és az eltérés növekedett. A gyorsítás 137 másodpercig tartott, ekkor a hajtóművet a rakéta automatikája a program szerint leállította. A mentőrakéta hibaként észlelte a hajtóműleállást, de ahelyett, hogy levált volna, beindult, és tovább emelte a kabint. A mentőrakéta hibája túlgyorsította az űrhajót, a tervezett kb. 7081 km/h sebesség helyett 9425 km/h-ra, és a pálya csúcspontja 185 km helyett 253 km magasra tevődött. Túl azon, hogy emiatt Ham 1 perc 40 másodperccel tovább lehetett a súlytalanságban (összesen 6 perc 36 másodpercet töltve súlytalanul), a visszatérésre nézve komoly problémát jelentett a túlgyorsítás. A röppálya megváltozása miatt egyrészt a vízre érkezés messze – az előzetes számítások szerint 77 km-re – helyeződött át a tervezetthez képest, ahol nem volt hajó, ami kiemelje az űrhajót, másrészt meredekebbre rajzolódott a visszatérés íve, nagyobb, csonttörő 17 G-s lassulást vetítve előre Ham számára. További probléma volt, hogy egy légszelep is meghibásodott, és a kabin nyomása a tervezett 5,5 psi (379 hektopascal) helyett 1 psi-re zuhant. Hamet csak az mentette meg, hogy az ülése kvázi szkafanderként funkcionált, és saját belső nyomással rendelkezett.

A majom a nehézségek ellenére kiválóan tette a dolgát. A földi gyakorláshoz hasonlóan karokat kellett meghúznia különböző jelzésekre, és 50 alkalomból mindössze kétszer tévesztett (amit ezúttal is kis áramütéssel büntetett a rendszer). A leszálláskor még egy probléma vált nyilvánvalóvá az irányítás számára. A hiba még a rakéta leválásakor és a mentőrakéta hibás beindulásakor történt, a röppálya leszálláskori végső beállításához használt fékezőrakéták (amelyek egy „csomagban” voltak kötegelve és szíjakkal rögzítették őket a kabin fenekére, hogy aztán a fékezés végén könnyen leválaszthatók legyenek) idő előtt leváltak. Ennél fogva a röppálya tetején nem ment végbe a fékezőmanőver. A kabin ezután visszatért az atmoszférába, és a többszörösen megváltozott röppálya miatt a legnagyobb lassuláskor 14,7 G hatott Hamre. A problémák a leérkezéskor sem hagyták el az űrhajót. Ham 16 perc 39 másodperc repülés után csobbant az Atlanti-óceánba, 679 kilométerre a starthelytől és 90 kilométerre a legközelebbi, őt váró hajóegységtől, a USS Ellison rombolótól. A leérkezés során a kabin megsérült, a hőpajzs leszakadt, és lék is támadt rajta, ezért a víz elkezdett beömleni a kabinba, elsüllyedéssel fenyegetve azt. A leszállás figyelésére és a kabin vízre érkezési helyének felderítésére kiküldött P2V kutató-mentő repülőgép 27 perccel a leszállás után fedezte fel a fejjel lefelé a vízen hánykódó Mercury kabint. Az irányítás ekkor úgy rendelkezett, hogy a haditengerészet rendeljen ki helikoptereket a mielőbbi mentésre, mivel a hajós kiemeléshez még legalább 2 óra kellett volna. A legközelebbi helikopteres hajóegység, a USS Donner küldött oda kutató-mentő helikoptert, amely végül kiemelte a süllyedő űrkabint. A pilóták becslése szerint kb. 360 liter víz gyűlt össze a kabin belsejében a kiemelés idejére. A víz a kabinfal sérülésén kívül még egy szelepen is folyt be a kabinba (ez az a szelep volt, amelyen keresztül a levegő is elszökött a repülés kezdeti fázisában és nyitva maradt). A kiemelést követően a helikopter a USS Donnerre szállította a kabint, és a fedélzeten nyitották ki az ajtót. A tengerészek épen és egészségesen találták meg Hamet az ülésébe szíjazva. A jó állapotban levő állat egy almát és egy narancsot kapott a konyháról, amit jóízűen elfogyasztott.

Időben kissé előreugorva, a Föld körüli pályára küldött első amerikai űrhajós repülését is megelőzte egy csimpánz repültetése. Ez volt a Mercury–Atlas–5. Ehhez felkészítettek egy Atlas rakétát (Atlas 93-D) és egy Mercury űrhajót (9-es számú) a repülésre, valamint Cape Canaveralre telepítettek a Holloman légibázisról egy öt majomból és felkészítőikből, állatorvosokból álló csoportot. A majmokkal egy úgynevezett négyproblémás ciklust gyakoroltattak, amely az űrbeli munkavégzést szimulálta, és amelyet majd később az űrrepülésen is kellett végezniük. Ebben a majmoknak különböző fényjelekre kellett jobb vagy bal mancsukkal meghúzni két kart a felvillanó fényeknek megfelelően, a téves választ gyenge áramütéssel büntette a rendszer. Aztán egy zöld fény felvillanását követően húsz másodperc késleltetéssel kellett egy kart lenyomni, amely után vizet kapott a majom (ezt nem kísérte áramütés, ha nem sikerült, ám addig kellett ismételni, amíg nem volt helyes az időzítés). Harmadikként pontosan 50-szer kellett egy kart meghúzni, amire egy banándarabot kapott a majom. Végül a negyedik tesztben háromszögeket, négyzeteket és köröket villantott fel a kijelző (hármat egy sorban, két egyformát és egy különbözőt), az alanynak ki kellett választania a sorba nem illő szimbólumot, természetesen ismét áramütéssel büntetve a tévesztést. Az ötfős majomcsoportból az orvosok végül Enost, a hím csimpánzt választották ki (az Enos héberül és görögül „embert” jelent, előtte csak lajstromszámon, 81-es csimpánzként tartották számon a repülésre kijelölt egyedet).

A Mercury-Atlas–5 1961. november 29-én szállt fel és rendben pályára állt a Föld körül, csak kisebb érzékelőhibák merültek fel, amelyek nem befolyásolták a repülést érdemben. Enos a kiképzésének megfelelően folytatta a gyakorlatokat a fenti négy problémás ciklusban. A második keringésben azonban sorozatos problémák kezdtek felmerülni. A kellemetlenebbik az volt, hogy a majmot akkor is áramütéssel kezdte büntetni a rendszer, amikor az helyesen válaszolt, így a teszt kezdett hamis eredményeket hozni, valamint amikor a majom dühében letépte az életfunkciókat mérő szenzorokat, az orvosi adatok gyűjtése meg is szűnt. Azonban ennél komolyabb probléma volt az egyik kormányfúvóka hibája. Egy, az üzemanyag vezetékbe jutott fémszilánk miatt a fúvóka rendellenesen működött, ezért az űrhajó térbeli helyzete eltért a megfelelőtől. Az automatika ezt időről-időre a többi fúvókával korrigálta, ám ez a vártnál több üzemanyag felhasználását eredményezte. A hiba azzal fenyegetett, hogy a tervezett harmadik keringés végére kifogy a kormányfúvókákat működtető hajtóanyag és a fékezéshez nem lehet megfelelő helyzetbe állítani az űrhajót és így nem lehet a tervezett időben lehozni a pályájáról. Chris Kraft, a repülés vezetője ezért a második keringés végén úgy döntött, hogy lerövidítik a repülést és lehozzák Enost. A leszállás tökéletesen sikerült, a Mercury űrhajó az Atlanti-óceánon szállt le két keringés, 3 óra 20 perc 59 másodperc repülés után, Bermuda szigete mellett. Az utólagos értékelések sikeresnek ítélték az utat, így a teszt megnyitotta az utat az emberrel végzett orbitális repülés előtt.

Atlas próbarepülések

A NASA-nak az Atlas rakétával is meg kellett ismételnie a tesztsorozatot, hogy a Föld körüli pályára küldött repüléseknél is minden rendben lesz, különös tekintettel azokra a specialitásokra, amelyeket a keringés közben kell az űrhajónak kezelnie. Az erre a repüléstípusra vonatkozó tesztek szintén a Little Joe kutatórakétával kezdődtek, ám ezekre sosem vittek teljes értékű, lényegében Mercury-nak tekinthető űrhajót.

Talán a névadással is ezt a váltást kívánta jelezni a NASA, amikor az első olyan teszten, ahol már teljes értékű Atlas rakétával, Mercury űrhajóval és mentőtoronnyal indulhatott az űr felé egy kísérlet: ez lett a Mercury–Atlas–1. A repüléshez a McDonnell 4-es gyári számú űrkabinját vették munkába, és további berendezéseket és műszeregységeket építettek bele. Az űrhajó inkább volt a végső kiépítésében egy mérőműhely, mintsem működőképes űreszköz, tekintettel a hiányzó rendszerekre (életfenntartó rendszer, pilótaülés, műszerfal, kormányfúvókák stb.), amelyek még nem kerültek beépítésre.

De legfontosabbként a repülés előtt a vizsgálandó paraméterek/követelmények listája is összeállt:

• Az űrkabin mindenekelőtti kimentése a tengerből
• Meghatározni a Mercury űrhajó és a fenekére szerelt hőpajzs/fékezőrakéta csomag integritását a visszatéréskor a legmagasabb hőmérsékleti tartományban
• Meghatározni a visszatérő csomag hőelnyelő tulajdonságait a légkörbe lépés során
• Meghatározni a Mercury űrhajó repülési karakterisztikáját a légköri visszatérés során
• Ellenőrizni a mentőrendszer működőképességét
• Szoktatni a Mercury-program személyzetét a starthoz és a mentési műveletekhez

Ám némileg meglepő módon az orbitális repülés tesztjét egy szuborbitális űrugrással gondolták elkezdeni, a MA–1 nem az űrbe indult (a tervezett paraméterek szerint 5700 m/s legnagyobb sebesség, 180 km magasság, 2340 kilométeres repülési távolság, 16 perces repülés, maximálisan 16,3 G lassulás), hanem az Atlanti-óceán déli végére. A startra 1960. július 29-én került sor. Aznap erősen felhős idő volt, az eső is hevesen esett, de az irányítás még nem ítélte veszélyesnek a repülésre nézve a feltételeket. Jelentették, hogy a leszállási térségben is megfelelő az időjárás, így megkezdték a startprocedúrát. A rakéta helyi idő szerint 9:13-kor (13:13 UTC) emelkedett fel az indítóállványról. A felszálló rakéta hamar eltűnt a szemek elől, amikor a Cape feletti felhőalapot áttörte, de a műszerek szerint a repülés első szakasza rendben zajlott. Azonban a látszólagos rend hamar visszájára fordult. A startot egy perccel követően minden kapcsolat megszakadt a rakétával. Egy másodperccel az adás megszakadását megelőzően egy jelzés érkezett a telemetrián keresztül, miszerint az üzemanyagtartály és a cseppfolyós oxigéntartályok közötti nyomáskülönbség hirtelen megszűnt. Lévén a felhőzeten keresztül semmilyen vizuális kontroll nem állt rendelkezésre, nem lehetett tudni, hogy ez a jelzés a problémák kiváltó oka volt-e, vagy a problémák végkifejlete, amelyben a tartályok megsemmisültek, de a jelzésekből nyilvánvaló volt, hogy a rakéta és az űrhajó megsemmisült. Az okokat nehéz volt feltárni, bár a mentőcsapatoknak sikerült a tengerben megtalálni a lezuhant rakétát és a Mercury űrkabint. A hiba okát nem sikerült felderíteni, viszont a NASA arra az elhatározásra jutott, hogy megismétlik a repülést, csak a következő teszten telerakják műszerrel a repülőeszközt.

Az ismétlésre a Mercury–Atlas–2 repülését jelölték ki. A kudarcba fulladft első repülést követően megtörtént baleseti kivizsgálás eredménye azt mutatta, hogy az Atlas rakéta konstrukciójában volt a végzetes hiba, így ezt kijavítva, megerősítve indulhatott útnak az újabb Mercury űrhajó. Webb döntése értelmében hamar le is zajlott a rakéta, űrhajó és mentőrakéta készre szerelése és kitűzték a startot. 1961. február 21-én 9:28-kor (14:28 UTC) a zavartalanul startolt az űrhajó, amelyet a helyi irányítóközpontból kísértek figyelemmel az irányítók. Többen alig mertek levegőt venni a startnál, és jól hallható megkönnyebbült sóhajok jelezték, amikor 1 perc repülés után a rakéta és űrhajó túljutott a Max. Q zónán és terv szerint tovább gyorsult. A telemetria sorban jelezte a hordozórakéta leállását, az űrhajó leválását a rakétáról, a mentőtorony leválását, az űrhajó átfordulását a fékező gyújtáshoz, a fékezőmanőver megtörténtét, majd legvégül a fékező csomag leválását. Ekkor a távolság miatt elvesztették a rádiókapcsolatot, de hamarosan a kivezényelt USS Greene hadihajó jelentette, hogy fogja a visszatérő kabin és rakéta jeleit, illetve hogy vizuálisan is megfigyelik a légkörbelépést. A leszállási térségben (egy a hibákkal is kalkuláló 20×40 mérföld átmérőjű ellipszisben) a USS Donner hadihajó várta az űrhajó leérkezését. A romboló észlelte az űrhajót, és a kivezényelt mentőhelikopterek 24 percen belül a fedélzetre emelték a Mercuryt. A kísérlet teljes sikerrel járt.

Az első sikeres Atlas rakéta tesztet követően megkezdődött a következő teszt, a Mercury–Atlas–3 előkészítése. Az biztossá vált, hogy erre a tesztre a D–100-as gyártási számú, továbbfejlesztett rakétát használják majd – a 8-as számú Mercury kabinnal. A továbbfejlesztés a rakéta oldalfalának vastagabb anyagra cserélése volt, amely nagyobb szerkezeti stabilitást ígért, kiküszöbölendő a Mercury–Atlas–1 ilyen okból történt balesetét. Az eredeti tervek szerint az Atlas egy hosszú röppályájú ballisztikus repülésre vitte volna a Mercury kabint az Atlanti-óceán felett (a Mercury-Redstone űrugrások 400-500 kilométeres repülése helyett 2000–2500 kilométerre), ám Gagarin repülését követően teljesen átírták a repülési tervet, és immár egy egy fordulatos orbitális út került a tervekbe. Az űrhajóba ezen kívül egy robotűrhajóst ültettek, „aki” amellett, hogy különböző műszereket fogadott a testébe, a repülés során fellépő terhelések mérésére egy speciális szivattyúrendszerrel a légzés imitálására is képes volt, így tesztelve az életfenntartó rendszer működését. A „B-terv” szerint, ha az Atlas rakéta nem érte volna el a megfelelő sebességet, akkor a repülés bárhol megszakítható lett volna az Atlanti-óceán felett és átalakult volna az eredetileg tervezett szuborbitális repüléshez legalábbis hasonló küldetéssé.

Különösebb késedelmek nélkül 1961. április 25-én, helyi idő szerint 11.15-kor (15:15 UTC) startolt a Mercury–Atlas–3, ám az irányítórendszer hibája folytán – az űrhajó egyenesen felfelé repült és nem állt rá a pályagörbére – az önmegsemmisítővel meg kellett semmisíteni a repülés 43. másodpercében. Az egyetlen jól működő egység a mentőrakéta volt, amely az Atlas felrobbantása előtt automatikusan leválasztotta a Mercury-t, hogy az később az óceán vizére ereszkedjen. Az Atlas roncsainak egy, az irányító rendszerét is tartalmazó részét két hónappal később megtalálták a lezuhanás helyén, mélyen az iszapba ágyazódva, ami lehetővé tette a hiba okának feltárását.

Az utolsó automata, utas nélküli teszt a Mercury–Atlas–4 lett. A Mercury–Atlas–3 kudarca alaposan átírta a terveket a következő repülésre. Az eredeti tervekben még az szerepelt, hogy az előző repülésre eredetileg tervezett űrugrást ismétlik meg egy majommal a fedélzeten, majd később ez úgy módosult, hogy a majom helyét egy robot űrhajós veszi át és a repülés is 3 Föld körüli fordulatos lesz és mindezt még 1961 áprilisában végrehajtja a NASA. Aztán a MA–3 kudarca, majd az Atlas gyártásának sorozatos késedelmei miatt a kísérlet ideje halasztódott és a repülési terv is átalakult. Ráadásul a repülésre kijelölt 9-es számú Mercury kabinnal kapcsolatban is szokatlan döntés született: a MA–3 tengerbe zuhant 8-as számú kabinját kihalászták a tengerből, a szükséges javításokat, alkatrészcseréket elvégezték rajta és ezt építették az Atlas rakéta tetejére. Ezt követően gyári hibás tranzisztorokat találtak a gyártóüzemben és fennállt a gyanú, hogy ilyenek kerülhettek az Atlasba, sőt az űrhajóba is, ezért a már összeszerelt űrszerelvényt visszavonták a hangárba és újra szétszerelték. A NASA ekkor a lehető legalaposabb átvizsgálást rendelte el, mivel az USA már a késlekedést is csak nehezen engedhette meg magának az űrversenyben – kiváltképp Gagarin és Tyitov teljesítménye után –, de a kudarcot még kevésbé. Az átvizsgálások is hosszan késleltették a startidőpontot, közben belefutottak a hurrikánszezonba, kétszer is hurrikán miatt le kellett állítani az előkészületeket.

Az új tervek szerint a Mercury–Atlas–4 nem szuborbitális, hanem orbitális repülést kellett teljesítsen, igaz csak 1 Föld körüli fordulattal. Ezalatt megfigyelhették a rakéta és az űrhajó viselkedését a teljes startfolyamat alatt (illetve a rakétáét még három napig, amíg a természetes fékeződés vissza nem hozta az atmoszférába). Lényegében minden (a gyorsítás, a rakéta leválása, a fékezés, a visszatérés) nagyon hasonló volt az űrugrásokhoz, csak minden nagyobb skálán történt, nagyobb terhelés érte a szerkezetet, a hőpajzs jobban felhevült, illetve a tengerre kirendelt kutató-mentő egységeknek nagyobb területet kellett lefedniük.

Végül 1961. szeptember 13-án startolt a negyedik Mercury–Atlas űrszerelvény, és sikeres repülésen egy Föld körüli keringést tett. Az űrszerelvény néhány repülési paraméterben alul vagy felül teljesített és végül a tervezettől kissé eltérő, de megfelelő pályára állt a Föld körül. A keringés során egyedül az űrkabin oxigénellátó rendszerben figyeltek meg rendellenességet, a majd az űrhajós létfenntartásához szükséges gáz sokkal gyorsabban fogyott (felhasználó híján nyilvánvalóan egy kisebb szivárgás miatt), mint a tervezett volt. A többi rendszer kielégítően működött. Az egyetlen keringés végén Hawaii térségében az irányítás fékezőrakétákkal lelassította az űrhajót, és a kabin megkezdte a légkörbe való visszatérést. 1 óra 49 perc 20 másodperces repülés után 176 kilométerre a Bermuda-szigetektől szállt le, ahol az USS Decatur romboló vette a fedélzetére. A repülés sikeres volt, a későbbi analízis minden műveletet kielégítőnek ítélt.

Repülések űrhajóssal a fedélzeten

Mercury–Redstone–3

Shepard repülés közben (16 mm-es filmfelvevő képkockája)

A sikeresnek nyilvánított előzetes tesztrepüléseket követően kerülhetett sor az első igazi, űrhajóst a világűrbe szállító repülésre, a Mercury–Redstone–3-ra. A program már korábban – a szovjetek előrehaladott és sikeres űrkísérleteinek hírére – elágazott az orbitális és szuborbitális űrugrások irányaiba és az első olyan repülést, amelyen ember ült az űrhajóban, űrugrásnak tervezték. Az amerikaiak ambíciói szerint az első amerikai űrhajós egyben az első ember is lett volna a világűrben, ám a Szovjetunió mérnökei megelőzték a NASA-t és 1961. április 12-én felbocsátották a Vosztok–1-et, fedélzetén Jurij Gagarinnal, ezzel az Egyesült Államok elvesztette az űrverseny ezen fejezetét is. A szovjet repülés csak fokozta a nyomást a NASA-n, John F. Kennedy sürgetőleg lépett fel, hogy egyfajta válaszlépésként mihamarabb az USA is juttasson fel egy űrhajóst a világűrbe.

A repülésre 1961. május 5-én került sor. A repülési terv szerint a startra reggel 7:00 körül kellett sort keríteni, ám ez a többszöri starthalasztás miatt végül órákat csúszott. Ehhez kötődik az űrhajózás történetének egyik legkülönösebb tervezési hibája. A végül közel 3 órával megnyúló startelőkészületek alatt az űrhajósnak vizelési ingere támadt, amelyre hosszú vita következett az irányításon belül, hogyan kezeljék (mivel nem terveztek vizeletgyűjtő rendszert az űrruhába). Végül legkisebb rosszként az irányítás „engedélyezte” az űrhajósnak, hogy bevizeljen, igaz ezzel további meghibásodásokat kokáztatva.

Végül a Freedom 7 rádió hívójelű űrhajó sikeresen startolt Cape Canaveral LC–5-ös indítóhelyéről. A Redstone rakéta egy 187 kilométeres csúcsmagasságú parabolapályára állította a Mercury űrhajót, így Shepard lehetett az első amerikai, aki kilépett a világűrbe. A repülés 14 perc 49,41 másodpercig tartott, miközben Shepard jelentette az űrhajó működésének jellemzőit, megfigyelte a földfelszínt. A leszálláskor keletkezett az egyetlen jelentéktelen üzemzavar: miközben a fékezéshez használt ún. rakétacsomag rendben levált, a kabinban a jelzőlámpa ennek ellenkezőjét jelezte. Az űrhajó sikeresen szállt le az Atlanti-óceánon a Bahama-szigetektől északkeletre, majd a USS Lake Champlain repülőgép-hordozó vette a fedélzetére.

Mercury–Redstone–4

A Liberty Bell 7 sikertelen kiemelési kísérlete

A Mercury–Redstone–4 a NASA második űrrepülése lett, amely embert juttatott a világűrbe. A repülés fő célja Alan Shepard útjának hat héten belül történő megismétlése volt, mintegy a magabiztos képesség demonstrálása. Az űrhajót számos helyen változtatták meg, amely fejlesztések két legfontosabb eleme a lerobbantható kabinajtó és egy nagyméretű ablak beépítése volt. Az ajtó a vészhelyzet esetén történő mentést gyorsíthatta fel, miközben a tömege könnyebb volt, mint az alternatív megoldásnak (egy bonyolultabb zármechanizmusnak), az ablak pedig egyszerre volt tervezési filozófia-váltás és egy praktikus megfigyelési pont kialakítása. Korábban az űrhajósra inkább utasként tekintettek a mérnökök, mintsem az űrhajó vezetőjére, nem is gondoskodtak a kilátásáról, az űrhajósok határozott fellépése azonban változtatott ezen a felfogáson.

A repülésre Virgil „Gus” Grissom űrhajóst jelölték ki (tartaléka John Glenn volt). A repülés startja 1961. július 18-a lett volna, ám a startot a kedvezőtlen időjárás miatt el kellett halasztani előbb másnapra, majd az egy nappal később is változatlanul rossz körülmények miatt újabb két nappal. Végül a körülmények 1961. július 21-ére alakultak megfelelően, ekkor bocsáthatta fel, helyi idő szerint 7:20:36-kor (12:20:36 UTC) az űrhivatal Grissomot. Az űrhajó hívójele Liberty Bell 7 volt. A gyorsítási fázis 142 másodpercig tartott, eddig gyorsította a Redstone rakéta az űrhajót, amely 2 km/s sebességre gyorsult.

A Discovery Channel expedíciója 38 év után kiemelte az űrhajót az óceán mélyéről

Grissommak a meghajtás leállása után, a súlytalanság szakaszában kezdődtek a feladatai. Előbb az űrhajó manuális irányítási tesztjeit kellett elvégeznie, bólintó, legyező mozgást és tengely körüli forgást (végül az utóbbira időhiány miatt nem került sor), majd a földfelszín megfigyelésének percei következtek. Az űrhajós kb. 5 percet töltött súlytalanságban, a pályán általa elért csúcsmagasság pedig 190 kilométer volt. Ezután el kellett kezdeni a fékezőmanővert, amellyel a kijelölt leszállási pont felé irányították az űrkabint. Az atmoszférán minden különösebb probléma nélkül vágott keresztül az űrhajó, majd 6300 méteren kinyílt a kihúzó ejtőernyő, 3700 méteren pedig a főernyő és a Liberty Bell 7 simán leszállt az Atlanti-óceán vizére a Bahama-szigetektől északkeletre. A leszállást követően Grissom megkezdte a felkészülést a mentőhelikopteres kiemelésre, ám ekkor váratlanul az új fejlesztésű lerobbantható kabinajtó lerobbant, víz kezdett betódulni a kabinba, ami süllyedni kezdett. Az űrhajós kimenekült a kabinból, az odaérkező egyik helikopter elkezdte a kabin, a másik pedig Grissom kiemelését. A kabint kiemelő helikopteren előbb olajnyomás probléma merült fel, majd az elárasztott kabin tömegét nem bírta el a helikopter, amelynek ezért el kellett engednie a Liberty Bell 7-et, amely így pillanatok alatt elsüllyedt. Grissom közben szintén bajba került, az űrruhából a nyakrész elégtelen tömítése miatt elszökött a levegő, amely a vízfelszínen tartotta volna az űrhajóst, ráadásul a felette lebegő két helikopter rotorszele is olyannyira korbácsolta a vizet körülötte, hogy többször a víz alá került és kis híján megfulladt. Őt végül sikeresen kimentették, azonban az elsüllyedt kabin a repülési adatrögzítők által rögzített értékes adatokat is magával vitte a mélybe. Az egyik legfontosabb kérdés éppen az ajtó kirobbanása okainak feltárása lett volna, hogy a későbbi expedíciókon biztonsággal használható-e ez a megoldás, ám mind a kabin, mind az ajtó 4500 méteres mélységbe süllyedt, csak Grissom beszámolójára lehetett támaszkodni, aki állította, hogy az ajtó véletlenül, hibásan, az ő közreműködése nélkül lépett működésbe. Az űrhajós ezen kijelentését kétségek övezték – különösen annak fényében, hogy a kabinajtó egy tesztpéldányán, jelentősen túllépve a működési paramétereken sem sikerült véletlen explóziót kiváltani –, ám Grissom ragaszkodott hozzá, hogy az ajtó hibásan működött, és végül ezt a verziót fogadták el hivatalosan is.

A kabin 38 évig feküdt az óceán fenekén, mintegy 4500 méteres mélységben, amikor az Oceaneering cég Curt Newport irányításával egy a Discovery Channel tévécsatorna által szponzorált expedíció keretében mélytengeri kutató robot tengeralattjárókkal előbb megkereste, majd a felszínre emelte.

Mercury–Atlas–6

A Mercury–Atlas–6 startja

A Mercury–Atlas–6 a program és az űrhatípus harmadik repülése volt, amelyen ember járt a világűrben, egyben az Egyesült Államok részéről az első olyan, amelyben orbitális pályára sikerült állítani egy embert szállító űrhajót. Az orbitális repülések sorában is a harmadik helyre került a repülés, mivel csak Jurij Gagarin és German Tyitov repülése előzte meg. Az amerikai közvélemény számára ez a harmadik hely egyben kudarcot jelentett, hiszen nem sikerült „visszavágni” Gagarin újabb űrversenybeli elsőségéért, sőt Tyitov 17 keringéses, egy napos útja látványosan demonstrálta az amerikai lemaradás nagyságát.

A NASA vezetése a két űrugrás során tartalék űrhajós szerepkört betöltő, ezért két konkrét repülés kiképzésén is részt vett John Glennt jelölte a repülésre (tartalékként ezúttal Scott Carpentert jelölték). Glenn – előjogával élve – a Friendship 7 hívójelet választotta, ezzel az űrhajó nevét is megválasztva.

A startra több halasztást követően 1962. február 20-án, floridai idő szerint 9:47:39-kor (14:47:39 UTC) került sor. Az Atlas ezúttal tökéletesen működött és az űrhajó a tervezettel szinte megegyező 159×265 km-es ellipszispályára állt. Az első keringésben az űrhajó tökéletesen működött, egészen a kör végén merült fel egy kisebb probléma, az egyik kormányfúvóka kezdett hibásan működni, amelynek hatását innentől kezdve Glennek kellett időről-időre manuálisan kompenzálnia. Ezen kívül a Csendes-óceán felett rejtélyes szikrák (Glenn megfogalmazásában „szentjánosbogarak” jelentek meg az űrhajó körül (csak jóval később sikerült megfejteni a jelenséget, amely az űrhajó falára fagyott zúzmarának a napfény hatására való leválásával keletkezett jégszilánkok voltak, amelyek a napfényben fényesen csillogtak, mint a szikrák). Az első keringés végén egy műszer azt mutatta, hogy a hőpajzs nincs rögzített állásban, a visszatéréshez szükséges fékezéskor leválhatott. Az irányítás innentől a probléma megoldásán dolgozott.

A második és harmadik keringés is hasonlóan telt, mint az első, vizuális megfigyelésekkel, a hibás fúvóka eltérítő hatásának manuális kompenzálásával. A folyamatos ellenkormányzás viszont túl sok hajtóanyagot emésztett fel, egy idő után hagyták sodródni az űrhajót. A harmadik keringés végén eljött a leszállás ideje. Az irányítás utasította Glennt, hogy az ún. leszálló csomag (egy bőrszíjakkal a hőpajzs alá erősített fékező rakétacsomag) leválasztását ne végezze el, hanem hagyja a helyén addig, míg a légkörbelépéskor keletkező hő magától elégeti és leválasztja azt, viszont így lehetővé téve, hogy a lehető legtovább rögzítve maradjon a hőpajzs, amikor már a légerők is a helyén tudták tartani. A megoldás működött, Glenn az aggodalmak ellenére sima leszállást mutatott be annak ellenére, hogy a leszálláskor az űrhajót nem sikerült stabilizálni a hajtóanyag idő előtti kifogyása miatt és a Friendship 7 messze a tervekben szereplő mértéken túli himbálózást produkált. Végül az űrhajó 4 óra 55 perc 23 másodperc repülés után szállt le az Atlanti-óceánra a Turks- és Caicos-szigetek közelében, 64 kilométerre a tervezett leszállási ponttól. Az űrhajóst a USS Noa romboló vette a fedélzetére.

Mercury–Atlas–7

A Mercury–Atlas–7 a NASA negyedik repülése volt emberrel a fedélzeten, egyben a második olyan, amelynek célja az űrhajó Föld körüli pályán való reptetése, három keringés teljesítése volt, amellyel az USA folytatni akarta a programot, részben bizonyítandó, hogy nem véletlen szerencse volt az első amerikai orbitális repülés, részben pedig további tapasztalatgyűjtés céljából. A repülés célja annyiban minden esetre változott, hogy inkább tudományos jellegű feladatokat hajtson végre az űrhajós a kitűzött három keringés során, a Glenn számára tervezett mérnöki megfigyelésekkel, feladatokkal szemben. A feladatok változásán túl az űrhajón is változtattak: a súlytakarékosság érdekében elhagytak néhány eszközt, amelyek felesleges túlbiztosításnak bizonyultak, vagy már nem szolgáltattak további adatot az előző repülésekhez képest, illetve változtattak a leszálló csomag vezetékezésén, hogy ne ismétlődjön meg a Mercury–Atlas–6 alatt tapasztalt probléma, amikor végig a repülésen azt hitték, hogy Glenn hőpajzsa idő előtt leválhat és az űrhajó elég a légkörbelépés során.

A repülésre kijelölt űrhajós személye körül nem várt bonyodalom bontakozott ki 1962 márciusában: egy egészségügyi probléma miatt a repülésre jelölt űrhajós Deke Slaytont Scott Carpenterre kellett cserélni.

Scott Carpenter egy korábbi vizet érési gyakorlaton, a mentőcsónakban

Az utasától az Aurora 7 nevet kapott űrhajó 1962. május 24-én indult Cape Canaveral 14-es indítóállásából, helyi idő szerint 7.45:16-kor (12.45:16 UTC). Carpenter három keringést teljesített, közben a korábban tervezett kísérleteket végezte, illetve kipróbáltak egy újfajta űrhajós ételt is. Több kísérlet sikertelen lett (a földfelszínről indított világítórakéták megfigyelését a felhők akadályozták, a ballonos kísérletben a ballon nem fújódott fel megfelelően, a zsinórzata rátekeredett az űrhajóra) és az új étel sem vizsgázott jól, morzsálódott, ami a súlytalanságban problémák forrása lehetett. Emellett Carpenternek is problémái támadtak az űrhajó kezelésével. Általában a feladatokra szánt időkeret rövidebb volt a kelleténél, ez az űrhajós részéről kapkodáshoz vezetett, ami pedig hibákat szült. Felesleges üzemmódokat aktivált a kormányrendszeren, majd hagyta párhuzamosan működni az üzemanyagot feleslegesen fogyasztó rendszereket. Ennek eredményeképpen a tervezettnél jóval több üzemanyag fogyott, amely a visszatéréskori irányítást veszélybe sodorta.

A visszatérés lett a repülés legnagyobb problémáját hozó mozzanata. A légkörbe lépés előkészítése az űrhajó megfelelő pozícióba állításával kezdődött (a műveleti terv szerint 34 fokos állásszögbe kellett állítani a kabint), ám Carpenter ezt nem pontosan tette meg, így a fékezőrakéták nem a kívánt parabolapályára állították a Mercury-t, ráadásul Carpenter a korábban titokzatosnak tartott fénylő részecskék megfigyelése és az űrhajó oldalára fagyott dérként való azonosítása miatt késedelembe esett a fékező gyújtás beindításával, ami további eltérést okozott a röppályában a tervezetthez képest. A légköri fékezés szakasza problémamentesen sikerült, de a leszállás messze a tervezett ponttól sikerült. Carpenter a Turks és Caicos szigetektől nem messze, a várt leszállási ponttól viszont 405 kilométerre ért vizet az Atlanti-óceánon. A leszállás végső szakaszában a rádiókapcsolat is megszűnt az űrhajóssal, a leszállást közvetítő sajtó már az űrhajós elvesztésétől tartott híradásaiban. A leszállás után 1 óra 7 perccel fedezték fel és dobtak le egy békaembert az időközben az űrhajóból egy kis mentőtutajba kimászó Carpenterhez. Később megérkezett az őt és az űrhajót kiemelő helikopter is a helyszínre és 4 óra 15 perccel a leszállás után az USS Intrepid anyahajó fedélzetére tette az űrhajóst.

Mercury–Atlas–8

A Mercury–Atlas-8 volt a Mercury-program ötödik repülése űrhajóssal a fedélzetén. A repülés Sigma 7 néven is ismert, mivel az űrhajó parancsnoka (élve ez irányú előjogával) ezt választotta rádió hívójelként. A Mercury űrhajó 1962. október 3-án startolt Cape Canaveral 14-es indítóállásáról, fedélzetén Wally Schirra űrhajóssal. A repülés 9 óra 13 perc 11 másodpercig tartott hat Föld körüli fordulatot teljesítve. Ezzel lényegében megduplázták az előző két Mercury repülés teljesítményét, bár a tervek eredetileg hét keringéssel számoltak, ám a tengerekre kirendelhető mentőkapacitás véges volta és az e miatti optimalizálás miatt csökkent a végső repülési terv hat fordulatra. Az űrhajó 285×153 kilométeres ellipszispályán repült, az egyes keringéseket 89 perc alatt megtéve.

Schirra számára a NASA olyan műveletsort dolgozott ki, amelynek fő célja a manőverezésre szánt hajtóanyaggal való minél nagyobb takarékosság volt. Ennek érdekében sokat haladt az űrhajó korrekció nélkül, sodródva (Schirra szavai szerint "Csimpánz-üzemmódban"), illetve, amikor az űrhajós irányította manuálisan kormányhajtóműveket, akkor is a legnagyobb takarékosság volt a műveletek fő célja. Az út legnagyobb részében az űrhajó automatikus vezérlőrendszerét tesztelték . Az űrhajós eközben csillagok pozícióján alapuló navigációs kísérleteket végzett. A műveletek – Schirra űrruhája hőmérséklet szabályozásának kezdeti problémáit leszámítva – tökéletesre sikeredtek, az űrhajó minden korábbi repüléshez képest kevesebb manőverező hajtóanyagot fogyasztott.

A repülés lezárásaként első ízben történt leszállás a Csendes-óceánra (közel a dátumválasztó vonalhoz a Midway-szigeteknél). Az első hosszabb távú amerikai űrmissziót a leszállást követő elemzés egyben az első, minden részletében hibátlan Mercury-repülésként értékelte.

Mercury–Atlas–9

A Mercury–Atlas–9 a Mercury-program utolsó repülése volt 1963. május 15-én. A NASA először lépte át az egy napos időhatárt a végül 34 óra 19 perc 49 másodperces, 22 Föld körüli keringést számláló repüléssel. A Faith 7 hívójelű űrhajó utasa Gordon Cooper – az Eredeti Hetek utolsó, még nem repült és egészségügyi problémáktól is mentes űrhajósa – volt, aki számos problémát megoldva mintaszerű repülést hajtott végre. A küldetés hosszabb volt, mint az azt megelőző összes Mercury repülés együttvéve.

A kiválsztott 20-as gyári számú űrhajót kisebb áttervezésnek és átalakításnak kellett alávetni a gyártó McDonnell repülőgépgyárnál, hogy alkalmas legyen a meghosszabbított repülési idő támasztotta követelményeknek. A NASA eredetileg egy 18 keringéses repülést tervezett, majd fél évvel a start előtt dőlt el, hogy végül 22 keringésre küldik az űrhajót és utasát. Ekkor jelölték ki Gordon Coopert (és tartalékául Alan Shepardot) a repülésre. A felszállásra végül 1962. május 15-én – egy elhalasztott május 14-i startkísérletet követően – került sor. A pályára állás tökéletes volt, majd következett a tudományos program, egy nanoműhold pályára állítása, a rajta, vagy a Föld különböző pontjain elhelyezett fényforrások megpillantása, sugárzásmérések, orvosi mérések, meteorológiai fotók készítése. Cooper volt az első amerikai, akinek alvási periódust is előírtak a repülésen belül, amely az űrhajós izgalma miatt nem sikerült zökkenőmentesre.

A repülés legbonyolultabb része a 19. keringés táján jelentkezett, az űrhajó egyes rendszerei elkezdték felmondani a szolgálatot. Ennek hatására Cooper elvesztette az automatika által irányított visszatérés képességét és neki magának kellett kézi irányítással kiviteleznie a leszállást (a kézi módszer az automatához viszonyítva összehasonlíthatatlanul pontatlanabb volt, ami veszélyes helyzetet teremtett). Ennek ellenére Cooper tökéletes leszállást mutatott be a Csendes-óceánon az érte küldött mentőcsapatok közelségében.

Leszállóhelyek

Leszállóhelyek / Cape Canaveral Hawaii Freedom 7 Liberty Bell 7 Friendship 7 Aurora 7 Sigma 7 Faith 7

Kiállított űrhajók

A repülésen felhasznált és a tengeri mentés után kiállított példányok néhány olyan társaságában, amelyek nem repültek, csak tesztekhez használták őket. Az egyik legnevezetesebb, a Friendship 7 (gyári száma Nr. 13) előbb még egy világ körüli bemutató túrára indult, amelyet tréfásan a „negyedik keringésének” nevezett el a sajtó.

• 
  Little Joe 5B (gyári száma Nr. 14), Virginia Air and Space Science Center
• 
  Big Joe Makett, Steven F. Udvar-Hazy Center
• 
  MR-1 és MR-1A (gyári szám Nr. 2), Kennedy Űrközpont
• 
  Mercury–Redstone–2 (gyári szám Nr. 5), California Science Center
• 
  Freedom 7 (gyári szám Nr. 7) United States Naval Academy, 2010
• 
  Liberty Bell 7 (gyári szám Nr. 11) Kansas Cosmosphere and Space Center, 2010 (a tenger méyléről való kiemelés után)
• 
  Friendship 7 (gyári szám Nr. 13) National Air and Space Museum, 2009
• 
  Aurora 7 (gyári szám Nr. 18) Museum of Science and Industry (Chicago), 2009
• 
  Sigma 7 (gyári szám No. 16) United States Astronaut Hall of Fame, 2011
• 
  Faith 7 (gyári szám Nr. 20) Lyndon B. Johnson ŰrközpontÄJohnson Űrközpont, Houston, 2011
• 
  A végül nem repült Freedom 7 II (gyári szám Nr. 15B), Steven F. Udvar-Hazy Center
• 
  Fel nem használt példány (gyári szám Nr. 10), Evergreen Aviation & Space Museum
• 
  Mercury gyakorló példány, U.S. Space & Rocket Center, 2011

Gemini űrhajó

A Space Task Group és a McDonnell űripari részlege folyamatosan dolgozott a Mercury űrhajón, egyrészt mivel maguk a Mercury repülések is az űrhajó folyamatos fejlesztését igényelték – az eredeti tervezési követelmények 1-2 keringésről szóltak csak, a 6-7 keringéses, vagy az egy napos repülésre nem voltak alkalmasak, csak továbbfejlesztéssel –, másrészt a távlatibb célok megvalósításához is új képességekre volt szükség. A rajzasztalokon kezdett formát ölteni egy új, továbbfejlesztett űrhajóváltozat, a Mercury Mark II. A tanulmányokból az is kiderült, hogy az űrhajó méretei és tömege messze meghaladják a Mercury hardverét, ezért új hordozóeszközre is szükség lesz. Mivel alapvetően megváltoztak a program céljai, a teljes hardvert ki kellett cserélni, nyilvánvaló volt, hogy szervezési szempontból szerencsésebb az egészet új programként kezelni, nem pedig a meglévő Mercury-program továbbfejlesztéseként felfogni. Nem sokkal később a NASA vezetése is elfogadta ezt a nézetet, és beindította az új Gemini-programot, benne a Gemini űrhajóval.

A Gemini-program céljaihoz a kezdeti Mercury repülésekhez képest merőben más képességekkel rendelkező űrhajóra volt szükség, ezért az újonnan tervezett űrhajó ezen fő célkitűzések köré épült fel: manőverezőképesség, űrséta képesség, hosszú távú használhatóság. A gyártó McDonnell mérnökei ezen célkitűzéseket maradék nélkül megvalósították. Az új űrhajó minden irányba működő reaktív kormányhajtóműveket kapott, valamint az akkoriban újdonságnak számító fedélzeti számítógépet, amellyel a manővereket lehetett elvégeztetni, ezen kívül az űrséta képesség miatt eleve két űrhajóst ültettek a kabinba (az egyik manőverezett, míg a másik végezhette a „kinti” feladatokat), illetve a kabint hatalmas, nyitható ajtókkal látták el. További változás volt a Mercuryhoz képest, hogy az űrhajó rendszereit kiszedték a kabinból, és külön egységekben helyezték el. Ez egyben lehetővé tette a hosszú távú repüléseket is, amelyekhez megnövekedett mennyiségű ellátmányt lehetett elhelyezni az űrhajóban.

Források

• ↑ Catchpole: John Catchpole (2001). Project Mercury – NASA's First Manned Space Programme (angol nyelven). Springer Praxis. ISBN 1-85233-406-1.
• ↑ Swenson: Loyd S. Swenson Jr., James M. Grimwood és Charles C. Alexander (1966). [chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19670005605/downloads/19670005605.pdf This New Ocean: A History of Project Mercury] (PDF) (angol nyelven). NASA.