Mercury (avaruusohjelma)
gigatos | 13 helmikuun, 2022
Yhteenveto
Mercury-ohjelma oli Yhdysvaltojen ensimmäinen miehitetty avaruusohjelma. NASA toteutti ohjelman vuosina 1959-1963, ja siihen kuului kaksikymmentä automaattista koelentoa ihmisen kanssa tai ilman ihmistä ja kuusi lentoa astronauttien kanssa avaruudessa. Ohjelman päätavoitteena oli lähettää ihminen avaruuteen ensimmäistä kertaa maailmassa ja ohittaa Neuvostoliitto avaruuskilpailussa. Tavoitteet muuttuivat myöhemmin, kun Neuvostoliitto otti johtoaseman Vostok-ohjelmassa ja presidentti John F. Kennedy ilmoitti Apollo-ohjelmasta, josta lähtien Mercury-ohjelma suunniteltiin avaruuskokemuksen maksimoimiseksi.
Ohjelma alkoi lokakuussa 1958, ja vastaperustetun avaruusjärjestön johtaja T. Keith Glennan ilmoitti työn aloittamisesta epävirallisesti (vielä vain NASA:n sisällä) 7. lokakuuta 1958, ja virallinen ilmoitus amerikkalaiselle yleisölle annettiin 17. joulukuuta 1958.
Välittömästi ohjelman sisäisen julkistamisen jälkeen laadittiin vaatimuksia laitteille, infrastruktuurille ja tuleville astronauteille sekä valittiin ohjelman toimittajat (Yhdysvaltojen mallissa laitteet suunnittelivat ja valmistivat yksityiset yritykset sopimussuhteessa). Myös testilentojen aikataulu vahvistettiin. Suunnitelmissa oli kaksi pääasiallista lentotyyppiä: suborbitaalinen ja kiertoradalla tapahtuva lento. Lisäksi valittiin laitteisto molempiin avaruuslentotyyppeihin. Molempiin lentoprofiileihin valittiin hiljattain kehitetty McDonnell Mercury -avaruusalus, Redstone-raketti suborbitaalilentoihin ja Atlas-raketti kiertoradalla tapahtuviin avaruuslentoihin.
Ohjelman päätavoitetta ei saavutettu, sillä maailman ensimmäinen astronautti oli Juri Gagarin Vostok-1:n kyydissä 12. huhtikuuta 1961 – NASA ei siis lähettänyt ensimmäistä ihmistä avaruuteen – joten 5. toukokuuta Mercury-Redstone-3:lla laukaistusta Alan Shepardista ei tullut ensimmäistä ihmistä, vaan ainoastaan ensimmäinen amerikkalainen, joka lähti avaruuteen. Myöhemmin John Glennin Mercury-Atlas-6 teki ensimmäisen kiertoratalennon (yleisön mielestä ensimmäinen ”todellinen avaruuslento”) 20. helmikuuta 1962. Lentoja tehtiin vielä kolme, ja Gordon Cooperin Mercury-Atlas-9-lento huipentui 15. toukokuuta 1963.
Jo ensimmäisen miehitetyn lennon jälkeen Mercury-ohjelma muutettiin kuuhun laskeutumista valmistelevaksi avaruuskokemusohjelmaksi, joka tehtävänsä täytettyään jatkui Gemini-ohjelmassa.
Lue myös, elamakerrat – Oliver Heaviside
Avaruuskilpailu ja kylmä sota
Toisen maailmansodan jälkeen entiset liittolaisvallat ja niitä ympäröivät maat yhdistyivät kahdeksi poliittiseksi blokiksi, mikä johti poliittiseen ja sotilaalliseen vastakkainasetteluun, niin sanottuun kylmään sotaan. Tätä vastakkainasettelua ei kuitenkaan voitu ratkaista suorin sotilaallisin keinoin, osittain sodan tuhojen muiston ja osittain ydinaseiden uhan vuoksi, ja niinpä taustavarustelun ja siihen perustuvan pelotteen sekä pienempiin paikallisiin sotiin puuttumisen lisäksi kumpikin osapuoli käytti hyväkseen kaikki tilaisuudet korostaakseen maansa tai poliittisen ryhmittymänsä johtajuutta ja ylivoimaa. Tällaisia aloja olivat muun muassa urheilu- ja tieteelliset saavutukset. Kun tekninen tiede oli edennyt kehitysvaiheeseen, jossa avaruuden saavuttaminen ei ollut enää fiktiota (tai tieteiskirjallisuutta), Yhdysvallat ja Neuvostoliitto ilmoittivat yrittävänsä ensimmäisenä päästä avaruuteen. Tämän askeleen myötä avaruustutkimuksesta oli tullut osa kylmää sotaa jo ennen kuin se oli syntynytkään, kylmän sodan väline.
Yhdysvaltain presidentti Dwight D. Eisenhower ilmoitti 29. heinäkuuta 1955 tiedottajansa välityksellä, että hänen maansa laukaisi satelliitin osana kansainvälistä geofysikaalista teemavuotta. Neuvostoliitossa Neuvostoliiton keskuskomitean puhemiehistö teki 8. elokuuta 1955 salaisen päätöksen satelliittien kehittämisen aloittamisesta. Näin alkoi avaruuskilpailu.
Lue myös, elamakerrat – Ludvig XIV
”Sputnik-kriisi”
Kansainvälinen geofysikaalinen vuosi kesti 1. heinäkuuta 1957-31. joulukuuta 1958, ja Yhdysvallat valmistautui täyttämään presidentin julistuksen maailman ensimmäisen satelliitin laukaisemisesta Vanguard-ohjelmalla. Neuvostoliitto kuitenkin laukaisi yllättäen Sputnik-1:n, maailman ensimmäisen avaruuslaitteen, 4. lokakuuta 1957 ilman mitään virallista ilmoitusta ennen amerikkalaisia yrityksiä. Yhdysvalloissa tämä tulkittiin lähes sodanjulistukseksi (Neuvostoliiton todellinen viesti satelliitin asettamisessa kiertoradalle oli, että jos saamme kohteen kiertämään maapallon ympäri, voimme saavuttaa minkä tahansa pisteen maapallolla ja pommittaa mitä tahansa pistettä maapallolla).
Amerikkalainen yleisö piti Neuvostoliiton satelliittilentoa Pearl Harborin hyökkäyksen kaltaisena tappiona, ja lehdistö vaati hallitukselta välittömiä vastatoimia. Yhdysvaltain hallituksen murheita lisäsi se, että maailman ensimmäiseksi satelliitiksi tarkoitetun Vanguard-luotaimen laukaisu päättyi näyttävään epäonnistumiseen (raketti räjähti laukaisualustalla) julkisen televisiolähetyksen aikana. Presidentti Eisenhower (joka ei ollut aiemmin osoittanut minkäänlaista kiinnostusta avaruustutkimusta kohtaan, ei tieteellisenä saavutuksena eikä poliittisena propagandavälineenä) teki epäonnistumisen jälkeen avaruuden saavuttamisesta kansallisen prioriteetin.
Lue myös, elamakerrat – Henrik IV (Englanti)
NASAn perustaminen
Presidentti Dwight Eisenhower perusti 1. lokakuuta 1958 asetuksella kansallisen ilmailu- ja avaruushallinnon (National Aeronautics and Space Administration), jonka tarkoituksena oli keskittää aiemmin hajanainen ja toisinaan rinnakkainen avaruusalan kehitys ja antaa Yhdysvalloille mahdollisuus reagoida mahdollisimman nopeasti Neuvostoliiton edistysaskeliin. NASA:lle asetettiin perustamishetkestä lähtien tavoitteeksi ohittaa Neuvostoliitto laukaisemalla ensimmäisenä Neuvostoliiton kehittyneempiä avaruusalustoja ja ohittaa kilpailijansa myös lähettämällä ihminen avaruuteen.
Yhdysvalloissa oli jo aiemmin ollut valtion virasto, joka oli kehittänyt ilmailua, mukaan lukien suurnopeuslentoa ja rakettitekniikkaa, ja marraskuusta 1957 alkaen avaruuslentotutkimusta, NACA, joka oli ollut NASAn selkäranka, kun se perustettiin, mutta uuteen organisaatioon sisällytettiin myös armeijan, laivaston ja yliopistojen työpajojen tekemien kokeiden tutkimustulokset, henkilöstö ja laitteet sekä budjettivarat. NACA:n avaruuslentojaosto oli avaruusteknologian erityiskomitea, joka tunnettiin myös nimellä Stever-komitea sen puheenjohtajan mukaan. Komitean jäseninä olivat muun muassa Wernher von Braun, joka myöhemmin suunnitteli kuuraketin, Robert Gilruth, joka myöhemmin johti NASA:n miehitettyä avaruuslentoa koskevaa osastoa, ja Abe Silverstein, joka kehitti vety-happipropulsiojärjestelmän. Tätä asiantuntijaryhmää pidetään uuden viraston avaruusosaston ytimenä.
Uutta organisaatiota tarvittiin, koska avaruuteen pääsemiseksi tarvittava teknologia oli huippusalaista sotilasteknologiaa, jota ei voitu julkisesti paljastaa yleisölle, ja siksi tarvittiin valtiollinen siviiliorganisaatio, joka voisi demonstroida sotilaallisia valmiuksia paljastamatta niiden sotilaallista luonnetta. Avaruusviraston perustamista, jonka edeltäjinä olivat NACA ja muut sotilasohjelmat, voidaan pitää pikemminkin prosessina kuin uutena alkuna, sillä päätehtävät sekä inhimillisten ja aineellisten resurssien jakaminen oli määritelty jo heinäkuussa 1958 voimaan tulleen kansallisen ilmailu- ja avaruuslain ja 1. lokakuuta 1958 tapahtuneen virallisen toiminnan aloittamisen välillä.
Kun NASA perustettiin, Explorer-1 (ja hieman myöhemmin Vanguard-1) oli onnistunut vastaamaan Sputnik-1:n ja Sputnik-2:n haasteeseen, ja seuraava looginen askel oli ihmisen lähettäminen avaruuteen. NACA:ssa ja muissa sotilasorganisaatioissa oli jo käynnissä työ tämän teoreettisen perustan parissa, ja yhdistämällä ja integroimalla asiantuntemusta, työmateriaalia ja taloudellisia resursseja nämä erilliset työmateriaalit saatiin hyvin nopeasti yhdistettyä yhdeksi konseptiksi.
Yksi merkittävimmistä uuteen avaruusvirastoon sulautetuista hankkeista oli ilmavoimien Man in Space Soonest -hanke, jonka tavoitteena oli ihmisen lähettäminen avaruuteen, mutta ennen sen sulauttamista NASAan ilmavoimien ja NACA:n insinöörit tekivät useimmilla aloilla (esimerkiksi mahdollisen avaruusaluksen konseptin tai mahdollisten lentoprofiilien osalta) vain hypoteeseja. Eniten edistyttiin astronauttivaatimusten hahmottelussa, jonka perusteella valittiin kahdeksan ehdokasta tuleville lennoille:
Myöhemmin näiden ehdokkaiden valinta peruttiin ja uudet astronauttiehdokkaat rekrytoitiin uusien kriteerien ja valintajärjestelmän mukaisesti, mutta Man in Space Soonest -aloite tarjosi hyvän perustan Mercury-ohjelmalle. (Mielenkiintoista on, että vain kaksi kahdeksasta valitusta ehdokkaasta päätyi lopulta avaruuteen.) Neil Armstrong Gemini-8- ja Apollo-11-lentojen komentajana ja Joseph Walker X-15-ohjelman suborbitaalilentojen aikana).
Vaikka saattaa vaikuttaa siltä, että useimmat avaruuteen liittyvät aloitteet (kuten Man-in-space-soonest, ARPA-viraston ohjelmat tai X-15) ovat peräisin NACA:n ulkopuolelta, tämä johtuu pikemminkin siitä, että armeija ja siihen liittyvät virastot vastasivat itse budjetista ja hankeorganisaatiosta, joten niiden ohjelmat dokumentoitiin, niillä oli nimet jne. Samaan aikaan myös NACA:n sisällä tehtiin merkittäviä ponnisteluja, ja Langleyn avaruuskeskuksessa tutkittiin siivettömiä ajoneuvoja (avaruusaluksia) äärimmäisissä korkeuksissa, mutta suurin osa näistä ponnisteluista oli perustutkimusta, jolla ei pyritty tiettyyn avaruuslentoon vaan pikemminkin teknisten mahdollisuuksien perustan luomiseen. Myöhemmin Langleystä tuli siis lähtökohta ihmisen avaruuslentojen konkreettiselle toteuttamiselle tämän tietopohjan pohjalta.
Lue myös, elamakerrat – T. S. Eliot
Peruskäsite
Mercury-ohjelman alku – kuten itse NASA:n alku – ei ollut hanke, vaan olemassa olevaa prosessia jatkettiin uudessa organisaatiossa, ja siitä tuli erityinen ohjelma, jolle annettiin nimi ja organisaatio. Ohjelman ydin juontaa juurensa elokuuhun 1958, jolloin NACA:n johtaja Hugh Dryden ja Langleyn lentotutkimuslaboratorion (myöhemmin Langleyn avaruuskeskus) varajohtaja Robert Gilruth kertoivat kongressille suunnitelmasta, joka koski avaruuteen laukaistavaa yhden miehen avaruuskapseliä, ja pyysivät 30 miljoonan dollarin avustusta. Syyskuussa toinen hallituksen puolustusvirasto, ARPA, liittyi suunnitelmaan ja lisäsi kehityskapasiteettia. Tämä yhteistyö loi perustan ohjelmalle:
Itse hankkeen käynnistäminen oli pikemminkin spontaania kuin suunniteltua, projektimaista: 7. lokakuuta 1958 NASA:n vastanimitetty johtaja Keith Glennan antoi miehitetyn lennon suunnittelulle luvan insinöörikollegoidensa kokouksessa. Kourallinen insinöörejä kokosi yhteen aloitteet, joita NASAn edeltäjäorganisaatiot ja -hankkeet olivat jo tehneet hajanaisesti. Useimmat toimet aloitti sitten johto, joka virallisti ja muodosti aiemmin epäviralliset prosessit ja kanavoi ne yhteen virtaan. Pian tämän jälkeen, 5. marraskuuta 1958, perustettiin avaruusalan työryhmä (Space Task Group), joka nykyään kuuluu NASAan ja joka vei ajatusta eteenpäin organisoidusti (asettamalla yksityiskohtaiset vaatimukset).
Lue myös, taistelut – Cannaen taistelu
Yksityiskohtaiset tiedot
Suunnittelun ensimmäinen vaihe oli vastata kysymykseen ”minne lentää?” ja määritellä avaruuden osa, jossa voitaisiin saavuttaa perusvaatimuksissa määritelty 24 tunnin vakaa kiertorata Maan ympäri. Teoreettinen alaraja (100 kilometrin korkeus) oli jo tiedossa Tódor Kármánin laskelmista ennen ensimmäisten satelliittien laukaisua, mutta se ei täyttänyt 24 tunnin lennon vaatimuksia, koska ilmakehän rajoittava vaikutus oli liian suuri, mutta NASA:lla oli kuitenkin konkreettista kokeellista tietoa vuoden 1958 loppuun mennessä laukaistujen puolen tusinan satelliitin tietojen arvioinnista radan määrittämiseksi. Avaruustyöryhmä päätteli, että 160 kilometrin (100 mailin) keskikorkeudella sijaitseva kiertorata olisi riittävä (sekä pituus- että etäisyysaste ±40 kilometrin (25 mailin) sisällä). Laskelmat perustuivat yhden tonnin painoiselle avaruuskapselille, ja tämä johtui siitä, että peruslinjauksessa esitetty mannertenvälinen ballistinen Atlas-ohjus oli ”luotettavin käytettävissä oleva kantoraketti tavoitteen saavuttamiseksi”, ja se pystyi edelleen juuri ja juuri saavuttamaan nämä lentoparametrit.
Perusvaatimuksissa esitettyjen kantorakettia ja avaruusalusta koskevien vaatimusten (”luotettavin saatavilla oleva kantoraketti” ja ”ballistinen kapseli, joka on suunniteltu suurta aerodynaamista vastusta varten”) osalta hyväksyttiin Max Faget”n valmis konsepti ”pelkkä Atlas”. Faget oli työskennellyt rakettien työntövoimakysymysten parissa NACA:ssa vuodesta 1946 lähtien ja oli mukana kehittämässä X-15-rakettikonetta. X-15:n kokeita jatkettiin myöhemmin X-20 Dyna-Soar -hankkeessa (ensimmäinen avaruussukkulakonsepti), johon Faget osallistui. Marraskuussa 1957 suunnittelija esitteli näkemyksensä mahdollisesta miehitetystä avaruuslennosta, jossa hän kaavaili käyttövoimaksi olemassa olevia sotilaallisia ballistisia ohjuksia, ehdotti kiinteän polttoaineen booster-raketteja Maata kiertävältä radalta palaamista varten ja hahmotteli avaruusaluksen siivettömäksi ballistista lentoa varten muotoilluksi kapseliksi. Tammikuussa 1958 pidetyssä NACA:n ja ilmavoimien yhteisessä insinöörikokouksessa Faget”n ideaa vietiin eteenpäin. Tässä kokouksessa pidettiin itsestään selvänä tosiasiana, että avaruuteen pääsemiseksi tarvittiin rakettimoottoria, ja koska X-20 oli sotilasohjelma, päädyttiin käyttämään ICBM-raketteja, jotka olivat viimeaikainen kehitystulos. Mahdollisista ohjuksista Atlas ICBM oli tehokkain, mutta koska insinöörit pitivät sitäkin heikkona, ”riisuttu” ohjus, jossa oli ylimääräinen ylävaihe ja josta oli tietenkin poistettu taistelukärki ja laukaisusovitin, hyväksyttiin yksimielisesti tehtävään sopivaksi. (Sivuhuomautuksena mainittakoon, että McDonnellin projektissa 7969, joka käynnistettiin McDonnellin lentokonetehtaalla vuoden 1957 lopulla tehtaan omalla riskillä, aloitettiin Fagetin neuvonantajien avustuksella myös konseptiin sopivan mahdollisen avaruuskapselin kehittäminen.)
Avaruustyöryhmä sai idean, jonka kehittäminen oli jo pitkällä (ja jota oli ehdotettu toteutettavaksi useissa teknisissä keskusteluissa), ja marraskuun alussa 1958 Fagetin ”riisuttu Atlas”-suunnitelma hyväksyttiin virallisesti. Hankintatilaisuus mahdollisille valmistajille järjestettiin 7. marraskuuta 1958.
Vaikka se ei sisältynyt perusvaatimuksiin, avaruusalan työryhmä vastasi myös avaruusaluksen matkustajia koskevien vaatimusten määrittelystä. Tätä varten työryhmä suunnitteli ensin kutsuvansa koolle teollisuuden ja armeijan johtajien konferenssin, johon osallistuisi myös joitakin ilmailulääkäreitä, ja jonka tarkoituksena olisi määrittää 150 astronauttiehdokkaan ryhmä (johtajien henkilökohtaisten ehdotusten perusteella). Tällöin kehitettiin myös ehdotusten tekijöiden valintamenetelmä ja -kriteerit. Tähän olisi kuulunut ensin pyyntö 150 ehdokkaan suuremmasta ryhmästä, joka olisi rajattu 36:een lentolääketieteelliset kriteerit huomioon ottaen, ja sen jälkeen yhdeksän kuukauden mittainen koulutuskurssi, jonka tarkoituksena oli valita näistä 36:sta 12 ehdokasta, joista kuudesta parhaasta olisi tullut astronauttikandidaatteja. Valittujen olisi oltava 25-40-vuotiaita miehiä, joilla on lentäjäkoulutus, pituudeltaan alle 180 cm, erinomainen fyysinen kunto ja korkeakoulututkinto jostakin luonnontieteellisestä alasta. Lisävaatimuksena oli, että hakijan on oltava valmis ottamaan koelentämiseen liittyviä riskejä, sietämään vaikeita fyysisiä olosuhteita ja pystyttävä tekemään nopeita ja oikeita päätöksiä kovassa stressissä tai hätätilanteissa. Luonnos tätä tarkentavaksi ilmoitukseksi valmistui 22. joulukuuta 1958, mutta sille ei annettu vihreää valoa, ja joululomien jälkeen, 28. joulukuuta 1958, presidentti Eisenhower päätti, että sotilaslentäjien joukko riittää ehdokkaiden joukkoon ja että kansalliseen turvallisuuteen liittyvistä syistä vain valitut valitaan. Tammikuun ensimmäisellä viikolla 1959 avaruustyöryhmä toimitti kriteerit Pentagonille, ja ehdokkaiden valinta alkoi.
Lue myös, elamakerrat – Friedrich Nietzsche
Häämatka
Yksi avaruustyöryhmän monista tehtävistä oli ohjelman nimeäminen. Yhdysvalloissa on tapana, että hallituksen ohjelmille annetaan jokin helposti muistettava, yleisön, sopimusvalmistajien ja lehdistön mieleen jäävä nimi. Syksyn 1958 loppuun mennessä avaruusalan työryhmä oli keksinyt ohjelmalle huonosti kuulostavan nimen ”Project Astronaut”. Jotkut johtajat katsoivat, että nimi saattaisi korostaa liikaa astronautin roolia, kun taas toiset halusivat palata aiempaan nimijärjestelmään. Abe Silverstein (rakettien kehityspäällikkö) ehdotti nimeksi Merkuriusta, roomalaisen mytologian jumalaa. Roomalainen jumala (joka tunnettiin myös nimellä Hermes kreikaksi) oli eräänlainen vakiintunut tuotemerkki eri aloilla (vrt. Ford-brändi), joten hän oli yksi amerikkalaisille tutuimmista mytologisista hahmoista, ja hänen tuttuutensa ja suosionsa tekivät hänestä sopivan nimen ohjelmalle. Lisäksi se sopi hyvin amerikkalaiseen käsitykseen, jonka mukaan tällaisia mytologisia nimiä käytettiin raketeissa (Jupiter, arkkijumala – Jupiter-raketti, Atlas, Titan, joka kantaa maapalloa harteillaan – Atlas-raketti jne.). Marraskuun 26. päivänä 1958 Nasan huippujohtajat Keith Glennan ja Hugh Dryden hyväksyivät ehdotuksen, ja ”Project Astronaut” korvattiin nimellä ”Project Mercury”.
Lue myös, historia-fi – Jaakko I (Englanti)
Lehdistötiedote
Yhdysvalloissa kaikki hallituksen ohjelmat olivat julkisia – toisin kuin Neuvostoliitossa, jossa avaruuskokeilut pidettiin täysin salassa, kunnes ne onnistuttiin toteuttamaan – ja tämä koski erityisesti Mercury-ohjelmaa, joka suunniteltiin nimenomaan julkiseksi, jotta Neuvostoliitolle voitiin maksaa takaisin. Tästä syystä Keith Glennan – joka odotti Wrightin veljesten lennon 55. vuosipäivää ilmoituksensa juhlallisuuden lisäämiseksi – ilmoitti 17. joulukuuta 1958 virallisesti, että hänen maansa oli aloittamassa avaruusohjelmaa ihmisen lähettämiseksi avaruuteen, Mercury-ohjelmaa.
Lue myös, elamakerrat – Suuri Kantōn maanjäristys
Avaruusaluksen kehittäminen
Avaruusaluksen suunnittelu alkoi Max Faget”n ehdottamasta ”alaston Atlas” -konseptista. NASA:n Langleyn avaruuskeskuksessa laadittujen periaatteiden pohjalta Space Task Group laati 20. lokakuuta 1958 tarjouspyynnön, joka myöhemmin lähetettiin mahdollisille valmistajille. Tuotantopyyntö lähetettiin 23. lokakuuta 1958 40 tuotantolaitokselle, joista 38 vastasi ja lähetti edustajia ensimmäiseen suunnittelukokoukseen 7. marraskuuta 1958. 38 hakijasta 19 ilmaisi kiinnostuksensa avaruusaluksen rakentamiseen, ja heille annettiin suunnitteluasiakirja ”S-6 Human Spacecraft Specification”. Joulukuun 11. päivään 1958 mennessä (tarjousten jättämisen määräaika) kilpailijajoukko oli supistunut 11 valmistajaan.
Ohjelman nopeuttamiseksi NASA oli itse hädin tuskin edellä sille työskenteleviä tavarantoimittajia: samalla kun mahdolliset valmistajat tutkivat vaatimuksia ja valmistelivat ensimmäisiä suunnitteluluonnoksia ehdotuksia varten, avaruushallinto laati itse teknisiä ja taloudellisia arviointiperusteita saaduille ehdotuksille.
Valintaprosessissa kaksi tasavertaisesti sijoittunutta ehdokasta, McDonnell Aircraft ja Grumman Aircraft, pääsi lopulta jatkoon. Toinen näistä kahdesta valittiin erityisestä syystä: Grumman oli tuolloin voittanut useita laivaston sopimuksia koskevia tarjouskilpailuja, ja avaruustyöryhmä pelkäsi, että yhtiö ei pystyisi vastaamaan useiden haastavien kehityshankkeiden vaatimuksiin samanaikaisesti ja että Mercury-avaruusalus viivästyisi. Niinpä oikeus avaruusaluksen rakentamiseen myönnettiin McDonnell Aircraftille 12. tammikuuta 1959. Tuotantoyhtiön pääjohtaja James McDonnell allekirjoitti sopimuksen 5. helmikuuta 1959 ja Keith Glennan 12. helmikuuta 1959, ja siinä valmistaja sitoutui suunnittelemaan, valmistamaan ja toimittamaan NASAlle 12 Mercury-avaruuskapselia yhteensä 19 450 000 dollarin hintaan. Kehitystahti oli niin nopea, että James McDonnell esitti toukokuussa 1957 (ennen Sputnik-1-lentoa) pitämässään puheessa ensimmäisen ihmisen avaruuteen pääsyn vuodeksi 1990, eli hän kaavaili useiden vuosikymmenien kehitystä, joka käytännössä kesti kaksi vuotta.
McDonnell sai NASA:lta tarjouskilpailuvaiheessa 50-sivuisen tutkimuksen, jossa hahmoteltiin avaruusaluksen perussuunnitteluperusteet ja -näkökohdat (pääasiassa NACA
Kapselin rakentamisen perusajatus oli mahdollisimman yksinkertainen: ”ainoa tavoite on saada ihminen lyhyeksi aikaa avaruuteen”. Käytännössä tämä tarkoitti kaiken ahtaamista yhteen tilaan, kaiken navigointiin, astronautin elintoimintoihin ja avaruusaluksen toimintaan liittyvän. Lähes kaikki järjestelmät oli sijoitettu ohjaamon sisälle, mikä täytti jokaisen nurkan ja kolon ja jätti vain vähän tilaa astronautille. (Myöhemmin lentovaiheen aikana kävi käytännössä selväksi, että tämä oli suunnittelun umpikuja, koska useisiin kohtiin ohjaamossa, käytettävissä oleviin tiloihin ja niitä yhdistäviin johdotuksiin hajautetut järjestelmät olivat kaoottisia ja yhden järjestelmän vikaantuessa useat muut järjestelmät oli purettava ja järjesteltävä uudelleen lentoa varten.) Tämän ongelman ratkaisemiseksi ja nimenomaan Mercury-avaruusaluksesta saatujen kielteisten kokemusten vuoksi otettiin seuraavasta avaruusohjelmasta, Gemini-ohjelmasta alkaen käyttöön filosofia, jonka mukaan avaruusalus jaetaan kahteen osaan, kapseliin ja tekniseen yksikköön.).
Ohjelman alussa asetettujen perusvaatimusten kolmannen luvun täyttäminen oli suunnittelun pitkittynein pulma. Jo 1950-luvun puolivälissä (kun ohjuksiin asennettiin ydinkärkiä) kävi selväksi, että ilmakehän läpi suurella nopeudella putoava esine altistuu ilmakitkan aiheuttamalle valtavalle lämpörasitukselle. Eri asevoimat ovat kehittäneet erilaisia ratkaisuja ongelmaan: armeija on kokeillut lämpöä polttavista, sulavista (mutta lämpöä luovuttavista) materiaaleista valmistettuja komposiittilämpösuojia ja ilmavoimat lämpöä imevistä materiaaleista valmistettuja versioita. Avaruustyöryhmän asiantuntijat eivät pitkään aikaan osanneet tehdä päätöstä (yhden materiaalin etu oli toisen haitta ja päinvastoin), joten he jättivät molemmat kehityssuunnat avoimiksi. Tämän jälkeen testit olivat käynnissä kahdella erityyppisellä lämpösuojalla, kun havaittiin lämpöä absorboivan version konseptuaalinen puute: lämpöä absorboivasta materiaalista valmistettu lämpösuoja olisi pitänyt poistaa avaruusaluksesta laskeutumisen loppuvaiheessa, koska se olisi ollut laskeutumisen aikana erittäin kuuma, mikä olisi aiheuttanut vaaraa matkustamossa olevalle astronautille, ja
Ohjaamon konseptisuunnittelun jälkeen aloitettiin kokeellisen avaruusaluksen osien yksityiskohtainen suunnittelu ja testaus. Ensimmäinen näistä testeistä oli kapselin pudotustesti. Niihin sisältyi sekä vapaapudotus- että laskeutumistestejä erilaisilla laskuvarjojärjestelmillä, joiden aikana yli sata betonitäytteistä, elävän kokoista avaruuskapseli-mallia pudotettiin mereen tai laskeutumispaikoille. Näiden pudotuskokeiden avulla kehitettiin laskeutumista varten optimaalinen laskuvarjon jarrujärjestelmä.
Toinen testisarja käytettiin pelastusraketin kehittämiseen. Laukaisuonnettomuuden varalta suunnittelijat suunnittelivat pienistä raketeista (ja niiden kapseliin kiinnittämiseen tarkoitetusta ristikkorakenteesta) koostuvan laitteen, joka ongelman sattuessa ”vetäisi” kapselin mahdollisimman nopeasti irti raketista ja veisi avaruusaluksen ja sen matkustajan turvallisen matkan päähän räjähdyspaikasta, joka väistämättä tapahtuisi. Ensimmäinen testi Wallopsin saarella oli niin katastrofaalinen (pian rakettien laukaisun jälkeen raketti alkoi syöksyä ylöspäin, ja kahden täydellisen syöksyn jälkeen se putosi mereen), että koko järjestelmä alettiin miettiä alusta alkaen uudelleen. Kuukauden työn jälkeen suunnittelijat korjasivat virheet, ja laitteesta tuli kykenevä pelastamaan Mercuryn matkustamon laukaisuongelman sattuessa.
Kolmas testisarja suoritettiin Mercury-avaruusaluksen muodon viimeistelemiseksi Langleyn avaruuskeskuksen ja Amesin avaruuskeskuksen tuulitunneleissa. Tätä varten eri kokoisia avaruusaluksen malleja vietiin tuulitunneliin, jossa testattiin avaruusaluksen ominaisuuksia trans-, super- ja hypersonisella lentonopeusalueella.
Neljännessä testisarjassa oli kehitettävä tekninen ratkaisu laskeutumisen viimeistä vaihetta, laskeutumista, varten, ja oli tehtävä valinta veden päälle ja maalle laskeutumisen välillä. Insinöörit suosivat vesilaskeutumista. Laskeutumispaikaksi oli suunniteltu 9 m
Viidennessä testisarjassa keskityttiin laskuvarjojärjestelmän lopulliseen suunnitteluun, ja pääpaino oli laukaisuvarjon ja päävarjon käyttäytymisessä äärimmäisillä nopeuksilla ja äärimmäisissä olosuhteissa.
Lue myös, elamakerrat – Takeda Shingen
Raketin kehittäminen
Insinöörit valitsivat lentoja varten kolme erilaista rakettityyppiä:
Avaruustyöryhmä etsi avaruuteen laukaisevaa kantorakettia Yhdysvaltain armeijalle kehitettyjen keskipitkän ja pitkän kantaman rakettien joukosta, ja lopullinen ehdokas löytyi Convairin Yhdysvaltain ilmavoimille kehittämästä mannertenvälisestä ballistisesta Atlas-ohjuksesta, joka on tulossa käyttöön. Atlas oli niin tuore kehitys, että sen ensimmäinen onnistunut koelaukaisu (vielä sotilaallisella koodinimellä SM-65 Atlas) tapahtui vasta 17. joulukuuta 1957. Atlaksen spesifikaatioon sisältyi ensimmäistä kertaa Yhdysvalloissa suorituskyky, jota vaadittiin avaruusaluksen massaa vastaavan esineen asettamiseksi Maan kiertoradalle, eli vaatimus asettaa 1,5-2,5 tonnin painoinen kappale vakaalle, yli 300 kilometrin korkeudelle ulottuvalle kiertoradalle. Raketin uutuuden ja sen luotettavuuteen liittyvän epävarmuuden vuoksi lentokokeiden aloittamiseen tarvittiin kuitenkin lisää kantoraketteja. Redstone-raketti, joka on aiempien onnistuneiden lentojensa ansiosta saanut arvostetun lempinimen ”Good Old Reliable”, täytti luotettavuusvaatimuksen. Luotettavuuden lisäksi oli toinenkin näkökohta – testien kustannukset. Monissa testeissä ei ollut tarpeen kiihdyttää kokonaista avaruuskapselia kiertoradanopeuteen, kunhan se vain saatiin oikeaan korkeuteen. Orbitaalilennot olivat kalleimpia – Atlas-raketin valmistuksen arvioitiin maksavan 2,5 miljoonaa dollaria – kun taas Redstone-laukaisu maksoi miljoona dollaria. Redstonea pidettiin myös mahdollisena kantorakettina, koska se säästäisi miljoonia dollareita testiä kohden. He tekivät niin myös Little Joe -raketin kanssa, jota voidaan käyttää vieläkin edullisemmin ja joka soveltuu hyvin tiettyihin osatesteihin. Niitä testejä varten, joissa ei ollut tarpeen asettaa testikohdetta Maan kiertoradalle – ja näin oli useimmissa ensimmäisissä testeissä – insinöörit määrittelivät myös suborbitaalilentoprofiileja (niin sanottuja avaruushyppyjä).
NASA huomasi pian, että Atlas-raketti oli epäkypsä ja kaipasi testausta ja että laukaisukustannukset olivat korkeat, 2,5 miljoonaa dollaria laukaisua kohti, eikä Atlas-raketti riittänyt testisarjaan. Lisäksi Redstone-raketti, joka voisi korvata Atlaksen näissä vähemmän vaativissa testeissä, oli itsessään kallis laite, joka maksoi miljoona dollaria laukaisua kohti. Siksi päätettiin käyttää halvempaa kantorakettia. Päätöksen tekohetkellä ohjusta ei kuitenkaan vielä ollut olemassa, vaan se oli kehitettävä.
NASA määritteli vaatimukset vuoden 1958 lopussa, ja niitä tarkennettiin edelleen. Nämä edellyttivät, että tulevan raketin on kyettävä laukaisemaan Mercury-avaruusalus siten, että matkustamon voimat voidaan testata suuremmissa korkeuksissa, pelastusjärjestelmä, laskeutumislaskuvarjojärjestelmä ja laskeutumisen jälkeiset etsintä- ja pelastusmenettelyt voidaan arvioida. Eritelmän myöhempiin tarkennuksiin sisältyi kyky mitata ohjaamon lennon ja laskeutumisen (törmäyksen) aikana vallitsevia parametreja sekä ohjuksen tuottamia melu-, lämpö- ja paineparametreja, erityisesti vaikutuksia koneessa olevaan elävään organismiin (eläviin organismeihin), mahdollisimman pienellä telemetriamäärityksellä. Näitä parametreja oli voitava seurata eri kriittisissä korkeuksissa (6000, 75 000 ja 150 000 metriä). Näiden vaatimusten perusteella Max Faget”n ryhmä loi NASA:n ensimmäisen raketin, Little Joen, joka laukaistiin ensimmäisen kerran Wallop Islandilla 21. elokuuta 1959.
Ensimmäistä kertaa avaruuslentojen historiassa raketin suunnittelusuunnitelmiin sisältyi tarve ”niputtaa” moottorit. Näin ollen koneeseen asennettiin neljä muunnettua kiinteän polttoaineen Sergeant-moottoria (tunnetaan myös nimellä Castor tai Pollux) sekä neljä Recruit-apumoottoria. Parametrisoimalla neljä moottoria voitiin saavuttaa 1020 kilonewtonin maksimityöntövoima, joka teoriassa mahdollistaisi 1800 kilogramman painoisen avaruusaluksen kuljettamisen ballistisella kiertoradalla 160 kilometrin korkeuteen (mikä simuloi Atlaksen ominaisuuksia).
Marraskuussa 1958 pyydettiin 12 yritystä tekemään tarjous ohjuksen valmistuksesta vaatimusten ja perussuunnitelmien perusteella, ja North American Aircraft Company voitti tarjouskilpailun 29. joulukuuta 1958. Sopimuksen mukaan valmistajan oli määrä toimittaa seitsemän lentävää mallia ja siirrettävä laukaisutorni. Ensimmäinen lentokelpoinen pohjoisamerikkalainen tuotantokone nousi ilmaan 21. tammikuuta 1960.
Redstone-raketti otettiin mukaan myös NASAn avaruusohjelmaan kustannussäästö- ja luotettavuussyistä. PGM-11 Redstone oli yksi vanhimmista Yhdysvaltain armeijan lyhyen kantaman ballistisista ohjuksista, joka kehitettiin vuonna 1952 ja joka oli Naton Länsi-Euroopan joukkojen käytössä vuosina 1958-1964. Ohjus oli suora jälkeläinen saksalaisesta V-2:sta, jonka Wernher von Braun oli suunnitellut Redstone Arsenalissa. NASA etsi vaihtoehtoja Atlas-raketille sekä kokeilujen kustannusten alentamiseksi että luotettavuussyistä (Redstonea pidettiin erityisen luotettavana rakettina, ja näin ollen se täytti turvallisuusvaatimukset ihmisen lähettämiselle avaruuteen), ja se valitsi Redstonen, vaikkakin sen parannetun, tarkoitukseen paremmin soveltuvan version. Redstonesta tuli Mercury-ohjelman suborbitaalilentojen raketti.
Toinen ero sotilas- ja avaruusraketin välillä oli pelastus- ja keskeytysjärjestelmä. Toisaalta Redstone, joka soveltuu avaruuslentoihin, oli varustettu niin sanotulla automaattisella lennon keskeyttämisen havaitsemisjärjestelmällä. Tämä tarkoitti sitä, että raketti pystyi havaitsemaan, kun lentoparametrit olivat poikkeamassa normaalista, ja järjestelmä pystyi sitten automaattisesti käynnistämään pelastusprosessin, kun pelastusraketti irrotti kapselin laukaisulaitteesta (astronautti saattoi tietysti käynnistää keskeytyksen itse tai ohjauskeskus, mutta oli lentoprofiileja, joissa manuaaliseen puuttumiseen ei yksinkertaisesti ollut aikaa). Sotilasversioon verrattuna oli tietysti olemassa pelastusraketti, jolla kapseli voitiin ongelmatilanteessa irrottaa raketista ja viedä se turvallisen matkan päähän. Muutoksia tehtiin myös raketin niin sanottuun pyrstöosaan (joka ei kumma kyllä sijainnut raketin takaosassa vaan sen yläosassa ja yhdisti ohjaamon kantorakettiin). Tämä osa sisälsi raketin elektroniikan ja ohjausjärjestelmän sekä sovittimen, johon avaruuskapselia kuljetettiin, ja sotilaallisessa Redstones-versiossa raketin palamisen yhteydessä tämä osa jakautui siten, että toinen puoli jäi rakettiin ja toinen puoli jatkoi lentämistä taisteluosaston kanssa, kun taas avaruusrakettiversiossa koko osa jäi kantoraketin mukana. Toinen muutos on tehty Redstonen luotettavuuden parantamiseksi. Sotilasversion ST-80-autopilotti on korvattu paljon yksinkertaisemmalla ja luotettavammalla LEV-3-versiolla.
Kehitystyön loppuvaiheessa Mercury-Redstone poikkesi sotilaallisesta Redstonesta yhteensä 800 paikkaa, joten lopulta NASA sai käyttöönsä uuden kehitysraketin eikä alkuperäistä, luotettavaa versiota. Päivitetyn kantoraketin ensimmäinen lento tapahtui 21. marraskuuta 1960, mutta se epäonnistui, minkä jälkeen seurasi kolme enemmän tai vähemmän onnistunutta lentoa, ennen kuin Alan Shepardin ja Gus Grissomin kahden miehen avaruusalus lopulta lennettiin.
Yksi Mercury-ohjelman keskeisistä laitteista oli kantoraketti. Vaatimukset olivat yksinkertaiset: sen oli kyettävä kiihdyttämään 1500-800 kilogramman painoinen esine ensimmäiseen kosmiseen nopeuteen ja asettamaan se Maan kiertoradalle. Yhdysvaltain ainoa käytettävissä oleva väline oli armeijan mannertenvälinen ballistinen ohjus, SM-65D Atlas. Raketti oli uusinta saatavilla olevaa tekniikkaa, ja sen ensimmäinen koelaukaisu tehtiin 11. kesäkuuta 1957 (joskin epäonnistuneesti). NASA:n pulma oli, pitäisikö olemassa oleva, mutta epäluotettava raketti tehdä luotettavaksi vai odottaa Titan II ICBM:n kehitysprosessia (jonka lopputulos olisi mahdollisesti yhtä epävarma), joten päätettiin testata ja korjata Atlas.
Convairilla, raketin valmistajalla, oli Mercury-ohjelmaa varten oma tuotantolinja, jossa oli koulutettua ja kokenutta henkilökuntaa, jota voitiin käyttää korkean laadun varmistamiseksi. Avaruuteen tarkoitetut tuotteet suunniteltiin perusteellisesti uudelleen, ja ne sisälsivät seuraavat osat:
Raketti perustui kahteen suunnitteluperiaatteeseen. Yksi näistä periaatteista oli niin sanottu puolitoistavaiheinen rakenne: raketissa oli yksi päämoottori ja kaksi sivukiihdytintä. Nämä käynnistettiin samanaikaisesti laukaisun yhteydessä (jotta insinöörien oli helpompi tarkastaa toiminta silmämääräisesti), minkä jälkeen tehostimet sammutettiin ennen päämoottoria kiertoradalla, eikä tehostimia (tai niihin liittyviä säiliöitä) koskaan sammutettu. Toinen periaate oli niin sanottu kaasupallomalli tai -järjestelmä. Painon minimoimiseksi raketti suunniteltiin mahdollisimman ohuilla sivuseinillä, niin ohuilla, että raketti romahtaisi tyhjänä oman painonsa alla. Sen vakauden ja rakenteellisen lujuuden varmisti aluksi polttoaineen paine ja sitten, kun se loppui lennon aikana, säiliöissä olevan neutraalin heliumkaasun paine. Testien aikana tämä jälkimmäinen suunnitteluperiaate osoittautui heikoimmaksi lenkiksi, ja se vaati muutoksia ja uusia testejä.
Ensimmäinen Mercury-laukaisu tapahtui 29. heinäkuuta 1960, mutta todellinen todiste saatiin 20. helmikuuta 1962, kun John Glenn ja Friendship 7 lensivät.
Lue myös, historia-fi – Napolin kuningaskunta
Lentoprofiilit
Avaruuslennoista oli päätetty jo Sputnik-1:n lennon myötä, ja todellisena avaruuslentona pidettiin sitä, että se suoritettiin Maan kiertoradalla, joten NASA asetti luonnollisesti tämän tavoitteen ensimmäiselle amerikkalaisen astronautin lennolle. Vuoden 1960 lopulla amerikkalaisille kävi kuitenkin selväksi Neuvostoliiton kokeilujen perusteella – useita satelliitteja kiertoradalla, joissa oli suuria massoja eläviä olentoja (vastaten ihmisen ohjaamon massaa) – että heidän kilpailijansa oli heitä edellä, ja tuolloin syntyi ajatus, että ohjelman pitäisi haarautua kahteen vaihtoehtoiseen suuntaan: jatkamalla valmisteluita kiertoradalla tapahtuvaa lentoa varten ja valmistelemalla suborbitaalista ihmislentoa erillisenä suuntauksena. NASA ajatteli, että yleisön kannalta olisi rauhoittavaa, jos vaikka Yhdysvallat olisi näkyvästi epäedullisessa asemassa kiertoradalla tapahtuvassa lentämisessä, jota kaikki pitivät ilmeisenä ”todellisena” vaihtoehtona, polku siihen rakennettaisiin vaiheittain, ja ensimmäinen vaihe (avaruushyppy) voitettaisiin. Redstone-raketti, joka oli alun perin tarkoitettu vain testaukseen, ja Mercury-kapseli kootaan siis prosessissa, jossa kolmivaiheinen avaruushyppy, ensin automaattisessa tilassa ilman matkustajaa, sitten apinan kanssa ja lopuksi kosmonautin kanssa, antaa Neuvostoliitolle johtoaseman.
Lue myös, elamakerrat – Wolfgang Amadeus Mozart
Infrastruktuurin parannukset
Tärkein infrastruktuurikysymys oli laukaisupaikan valinta. Mielenkiintoista on, että vaikka avaruuteen pääsemiseksi on olemassa teoria, jonka mukaan laukaisupaikka valitaan mahdollisimman lähelle päiväntasaajaa, Mercury-ohjelmaa käynnistettäessä ei tietoisesti etsitty mitään paikkaa, mutta NASAn perustamisolosuhteisiin sopeutuakseen (avaruusvirasto perustettiin myös keskittämällä eri sotilasvoimien kokeita) NASA avasi yhteystoimiston Cape Canaveralissa, joka oli yksi Yhdysvaltain puolustusministeriön, armeijan ja laivaston kehittyneimmistä ohjusalueista, ja sen tehtävänä oli tuoda siellä tehdyt sotilaskokeet NASAan. Koska armeijalla oli jo tukikohta ja laukaisupaikka Redstone-raketteja varten Cape Canaveralissa, tämä tukikohta nimettiin Mercury-lentoja varten huolimatta siitä, että NASA oli siviiliorganisaatio ja Cape Canaveral oli sotilastukikohta.
Miehitettyjä avaruuslentoja varten NASA sai käyttöönsä ilmavoimien vuonna 1957 rakentaman S-hangaarin (jota käytettiin aluksi lentokoneiden huoltoon ja varastointiin), ja se luovutettiin sitten merivoimien tutkimuslaboratorion Vanguard-ohjelmalle lisäkokeita varten. Vuonna 1959 laitoksen omistaja, puolustusministeriö, ja NASA tekivät virallisen sopimuksen hallin ja siihen liittyvän infrastruktuurin haltuunotosta. Siitä lähtien Mercury-avaruusaluksia vastaanotettiin täällä tuotantopaikalta. Myöhemmin sitä käytettiin Gemini-ohjelmassa, ja sitä käytettiin edelleen Space Shuttle -alukseen asti.
Tärkein lentoja tukeva infrastruktuuri oli laukaisupaikat. Näistä kaksi oli myös NASA:lle osoitettuja, mikä noudatti aiempien kokeiden haltuunoton logiikkaa. LC-5:stä (Launch Complex) tuli Redstone-rakettien laukaisualusta ja LC-14:stä Atlas-rakettien (ja testeissä käytettyjen Big Joe -rakettien) laukaisualusta. LC-5:n ura alkoi vuonna 1956 ilmavoimien alaisuudessa (Cape Canaveral Air Force Station), jolloin sillä testattiin Jupiter-keskipitkän kantaman ballistisia ohjuksia Cape Capessa, ennen kuin se korvattiin Juno II:lla, joka oli Jupiterin kehittynyt versio ja jota käytettiin satelliittien laukaisemiseen kiertoradalle. Sen jälkeen NASA sai Redstone-rakettien laukaisualustan, ensin automaattitilassa, sitten apinan kanssa ja lopuksi ihmisen kanssa.
LC-14:n tarina on hieman monimutkaisempi. Laukaisualusta rakennettiin vuonna 1957 sotilaallisten Atlas-rakettien laukaisua varten, ja se muutettiin vuonna 1959 Atlas-D-rakettien ja avaruuslaukaisujen laukaisua varten. Siihen aikaan sitä pidettiin ainoana Atlas-raketteja varten varattuna laukaisupaikkana, joten Mercury-ohjelma ei voinut käyttää sitä yksinomaan, vaan se oli jaettava MIDAS-satelliittien, Big Joe -testilaukaisujen ja muiden mannertenvälisten rakettien laukaisujen kanssa, ennen kuin se voitiin antaa yksinomaan NASAn käyttöön. Myöhemmin kaikki Mercury-Atlas-laukaisut laukaistiin täältä, ja myöhemmin myös Atlas-Agena-laukaisut laukaistiin täältä.
Lisäsuunnittelua tarvittiin laskeutumisen ja sitä seuraavien pelastustoimien suunnittelemiseksi sekä radioyhteyden ylläpitämiseksi lennon aikana. Laivasto valittiin hoitamaan molemmat tehtävät samanaikaisesti.
Washingtonissa 9. huhtikuuta 1959 pidetyssä lehdistötilaisuudessa NASA esitteli yleisölle ne seitsemän miestä, jotka tiukan lääketieteellisen ja psykologisen testauksen jälkeen oli valittu ensimmäisiksi avaruuteen lähteviksi miehiksi. Samaan aikaan, kun ne paljastettiin, yleisö oppi uuden sanan: astronautti (amerikkalaisessa terminologiassa astronautti, jonka juuret ovat kreikkalaisessa mytologiassa, joka liittyy argonautteihin ja tarkoittaa kirjaimellisesti tähtipurjehtijaa).
Julkista julkistamista edelsi kuitenkin pitkä ja salainen valintahanke. Valinnan perusteellisuus perustui lääketieteellisiin olettamuksiin, joiden mukaan avaruusmatkailijat kohtaisivat tappavia vaaroja: ajateltiin, että kiertorata romahtaisi painottomuudessa, ihmisten uskottiin olevan kykenemättömiä syömään tai juomaan ilman painovoimaa, mutta myös psykologisia ongelmia epäiltiin, ja yksinäinen avaruusalus saattaisi saada jonkinlaisen avaruushulluuden, joka tekisi heidät kykenemättömiksi hallitsemaan sitä. Näiden vaarojen torjumiseksi kehitettiin valintajärjestelmä, jonka avulla valittiin ehdokkaita, jotka olivat terveydeltään ja psykologialtaan keskimääräistä parempia.
Lue myös, elamakerrat – Robert Falcon Scott
Valinta
Astronauttiehdokkaiden valinta suoritettiin presidentti Eisenhowerin ohjeiden mukaisesti – ja hieman muunneltuna avaruustyöryhmän asettamista vaatimuksista – ja sotilaslentäjiä pyydettiin laatimaan luettelo mahdollisista ehdokkaista. Washingtonissa seulottiin kaikkiaan 508 mahdollista ehdokasta, joista valittiin 110 lentäjää sopiviksi ehdokkaiksi (listalla oli viisi merijalkaväen, 47 laivaston ja 58 ilmavoimien lentäjää, eikä ketään armeijan ilmavoimien lentäjää pidetty sopivana). Valintaprosessin toisessa vaiheessa ehdokkaat jaettiin kolmeen pääryhmään, ja ensimmäiset 35 kutsuttiin Washingtoniin haastatteluihin helmikuun alussa 1959 salassapitovelvollisuuden alaisena. Charles Donlan, joka johti hanketta avaruustyöryhmän puolesta, oli tyytyväinen huomatessaan, että suurin osa ehdokkaista odotti innolla Mercury-ohjelmaan osallistumista. Tämä johtui siitä, että ohjelmaan tarvittiin vapaaehtoisia, eikä tulevien lentäjien odotettu olevan johdateltavissa tehtävään. Viikko ensimmäisen ryhmän haastattelujen jälkeen toinen ryhmä saapui Washingtoniin ja suoritti haastattelut. Vapaaehtoisten osuus sopiviksi havaituista oli niin suuri, että kolmatta ryhmää ei tarvinnut kutsua mukaan (varsinkin kun alun perin suunniteltu 12 hengen lopullinen ryhmä supistui kuuteen). Kahden ryhmän haastattelujen jälkeen 69 henkilöä pääsi valintamenettelyyn.
Selkeistä fyysisistä parametreista huolimatta kuusi 69:stä hylättiin, koska heidän korkeutensa oli liian suuri. Lopulta 56 hakijaa hylättiin, koska he vetäytyivät toisen kierroksen yleisestä, teknisestä ja psykologisesta kokeesta. Valittujen määrä supistettiin 32:een, jotka Space Task Group vei yksityiskohtaisiin lääketieteellisiin testeihin, mukaan lukien erityiset osat, Lovelace-klinikalle Albuquerquessa, New Mexicossa, ja sen jälkeen Wright-Pattersonin tukikohdan ilmailulääketieteelliseen laboratorioon.
Ehdokkaat kävivät viikon ajan 7. helmikuuta 1959 alkaen Lovelace-klinikalla läpi kuusivaiheisen, kaiken kattavan, monipäiväisen lääkärintarkastuksen. Ensin käytiin läpi ehdokkaiden sairaushistoria, minkä jälkeen tehtiin yksityiskohtaisia yleislääketieteellisiä testejä, kuten näöntarkastus, EKG- ja refleksitestit, paksusuolen tähystys ja verikoe tai siittiöiden määrä. Seuraavaksi tehtiin fyysisen suorituskyvyn testit, joihin sisältyi sydämen rasitustestit polkupyöräergometrillä, keuhkokapasiteetin mittaukset ja kehon tiheyden mittaukset. Viikon kestäneiden testien päätteeksi tiedot koottiin yhteen ja kirjattiin kunkin kokelaan sairauskertomukseen.
Välittömästi kliinisten kokeiden jälkeen ryhmä siirtyi Wright-Pattersonin lentotukikohtaan rasituskokeita varten 16. helmikuuta ja 27. maaliskuuta 1959 väliseksi ajaksi. Näiden testien tarkoituksena oli arvioida hakijoiden psykologista ja fyysistä stressinsietokykyä. Fyysiset testit sisälsivät yksinkertaisia porras- tai juoksumattoharjoituksia, suurta kestävyyttä vaativia sentrifugitestejä tai lentäjille lentoterveystarkastuksista tuttuja moniakselisia pyörivän tuolin harjoituksia. Rinnakkaisissa psykologisissa testeissä ehdokkaita testattiin odottamattomilla tai epämiellyttävillä ärsykkeillä, kuten lämpö- tai kylmävesitesteillä tai pimeäkammioharjoituksilla. Psykologisiin testeihin kuului myös Rorschach-testi, jonka uskottavuutta muuten epäillään.
Wright Pattersonin testien päätteeksi nimityskomitea esitti 18 lääketieteellisesti täysin pätevää hakijaa testisarjan päättyessä maaliskuun lopussa 1959. Avaruustyöryhmän valintakomitea kokoontui 1. huhtikuuta 1959, ja 18 sopivasta ehdokkaasta seitsemän valittiin lopulta astronauttikoulutukseen. NASA ilmoitti tästä ryhmästä 2. huhtikuuta 1959, ja heidät esiteltiin 9. huhtikuuta 1959 Washingtonissa Mercury Seven (Mercury 7) -nimellä Yhdysvaltain tulevina astronautteina, ja näiden seitsemän lentäjän kanssa alkoi astronauttikoulutus.
Lue myös, elamakerrat – Walt Whitman
Alkuperäiset viikot
Seuraava ryhmä, joka tunnettiin lehdistössä nimellä Mercury Seven, aloitti koulutuksen:
Kuusi heistä lensi avaruuteen osana ohjelmaa (Slayton pudotettiin ryhmästä vuonna 1962 sydänongelmien vuoksi, ja hän lensi Sojuz-Apollo-ohjelmassa vasta vuonna 1975 sydänleikkauksen jälkeen).
Astronauttiehdokkaat astuivat parrasvaloihin esityksensä myötä. Yleisö oli luonnostaan kiinnostunut asiasta – tuskin oli olemassa eksoottisempaa ammattia kuin ”astronautti” tuohon aikaan. NASA itse lisäsi ehdokkaidensa suosiota edistämällä astronauttien ja suuren amerikkalaisen aikakauslehden välistä sopimusta, jossa NASA osti 500 000 dollarin tarjouksella oikeudet julkaista juttuja astronauteista. Osana sopimusta hän julkaisi raporttejaan astronauttien elämästä Life-sarjassa sekä heidän elämäkertojaan. Tässä 28 numeroa vuosina 1959-1963 ilmestyneessä artikkelisarjassa Life loi uuden amerikkalaisen sankarin kuvaamalla astronautit eräänlaisina ”arkipäivän supersankareina”, kaunistelemalla heidän taustojaan ja esittelemällä heidän jokapäiväistä elämäänsä amerikkalaisiin stereotyyppeihin perustuvan koulutuksen ulkopuolella.
Mercury-viikkojen lisäksi NASAn seitsemästä ensimmäisestä astronautista käytettiin kahta muuta nimeä – molemmat postuumisti – toinen oli Astronauttiryhmä 1, jota NASA käytti jälkikäteen, kun se alkoi rekrytoida lisää astronauttiryhmiä Gemini-ohjelmaan ja sitten Apollo-ohjelmaan ja halusi erottaa toisistaan eri aikoina valitut ryhmät. NASA:n lisäksi myös astronautit itse erottautuivat toisistaan nimeämällä ryhmän itse, ja niin alkuperäisestä seitsemästä tuli tunnetuin ja myöhemmin julkisesti käytetyin ryhmänimi, myös erottamaan se muista (kuten vuonna 1962 rekrytoidusta Uudesta yhdeksästä tai vuonna 1963 rekrytoidusta Neljästätoista).
Lue myös, elamakerrat – Al Capone
Astronauttien koulutus
Koulutus oli hyvin samanlaista kuin Wright-Pattersonin lentotukikohdan valintaohjelma: he harjoittelivat lentoonlähtö- ja lentoonlähtöprofiileja keskipakokiihtyvyyssimulaatioissa, harjoittelivat matkalaukussa, lämpökammiossa tai hiilidioksidikammioissa tai pitivät kuntoaan yllä erilaisilla urheilulajeilla. Mutta oli myös täysin uusia alueita. He kiersivät eri tavarantoimittajien tehtaita ja tutustuivat valmistettaviin laitteisiin, vierailivat Cape Canaveralissa, joka on tulevien avaruuslentojen lähtökohta, ja kävivät Akronissa tutustumassa avaruuspukujen valmistustehtaaseen. He aloittivat myös erikoistumisprosessin, ja esimerkiksi Carpenterista tuli laivastokokemuksensa ansiosta avaruusaluksen viestintä- ja navigointijärjestelmien asiantuntija, Grissom syventyi Mercuryn ohjaus- ja sähkömekaanisiin järjestelmiin ja Glenn auttoi ohjaamon mittariston kanssa. Koulutukseen sisältyi edellä mainittujen testien lisäksi lentoharjoituksia. Toisaalta he jatkoivat aiempia lentojaan tehokkailla hävittäjillä lentotaitojensa ylläpitämiseksi ja toisaalta he harjoittelivat painottomuutta varten lentämällä parabolisia lentoja NASAn C-131-koneella, joka oli suunniteltu tätä tarkoitusta varten.
Kaikkiaan rakennettiin kaksikymmentä Mercurya, kolme laukaisua epäonnistui, viisi laukaistiin ballistiselle kiertoradalle ja kuusi kiersi Maata. Ihmisillä tehtiin kuusi koetta, joista kaksi vain ballistisella kiertoradalla. Avaruusaluksen avulla yksi ihminen saattoi lentää avaruudessa 24 tuntia, enimmillään 36 tuntia. Kemialliset akut pystyivät tuottamaan 1500-3000 wattituntia (Wh) tehtävästä riippuen. Se oli kellon muotoinen, 3,4 metriä korkea kantoraketit mukaan lukien ja enintään 1,9 metriä leveä. Se oli kaksiseinäinen, ulkokuori oli nikkeliseosta ja sisäkuori titaaniseosta, ja sen välissä oli keraamista kuitua oleva eristysmateriaali. Pelastusraketti oli asennettu nokkaan. Pelastustornin korkeus on 6,2 metriä. Vakauttava laskuvarjo ja vakauttava infrapunahorisonttipaikannin asennettiin antennikoteloon. Ohjaamon halkaisija on 1,9 metriä ja korkeus 1,5 metriä. Palvelusaikana astronautti suoritti vaaditut tehtävät istuma-asennossa lähes liikkumatta.
Alan Shepard oli ensimmäinen yhdysvaltalainen, joka lähti avaruuteen Freedom 7 -avaruusaluksella ja teki suborbitaalisen avaruushypyn. John Glenn oli ensimmäinen amerikkalainen, joka kiersi maapallon kiertoradalle Friendship 7 -avaruusaluksella. Vostok-ohjelmalla Neuvostoliitto ohitti amerikkalaiset myös miehitetyissä avaruuslennoissa.
Lue myös, elamakerrat – François Arago
Miehittämättömät koelennot
Mercury-ohjelman ensimmäinen yritys olisi ollut Little Joe 1, ellei se olisi epäonnistunut erään häiriön vuoksi. Koetta ei tehty Cape Canaveralissa vaan Wallop Islandilla, ja insinöörit halusivat nähdä, miten pelastusvene käyttäytyisi erityisesti suurimman dynaamisen paineen aikana (suurin vetovastus lentoonlähdössä). Tähän tarkoitukseen riitti Little Joe -raketti, koska sillä pystyttiin simuloimaan haluttua dynaamista painetta, ja sitten rakennettiin Mercury-avaruusaluksen malli tälle kantoraketille ja lopuksi ainoa täydellinen järjestelmä, pelastustorni.
Suunniteltu lento epäonnistui kuitenkin täysin vuonna 1959. Elokuun 21. päivänä 1959: 35 minuuttia ennen suunniteltua laukaisua, kun automaatti ja itsetuho kytkettiin oman akkunsa virtalähteeseen, avaruusaluksen yksiköt erottavat räjähdyspanokset laukesivat yllättäen – laukaisuun valmistautuva miehistö aloitti paniikkilennon – ja lopulta pelastustorni (joka havaitsi hätätilanteen oikein) laukaistiin kiinnitetyn avaruusaluksen mallin kanssa, kun taas raketti jäi laukaisualustalle. Pelastusraketti teki sitten työnsä mallikkaasti ja vei Merkuriuksen vaadittuun noin 600 metrin korkeuteen, jossa se vapautui. Testiraportti valmistui alle kuukaudessa, ja vian syyksi todettiin niin sanottu ”hajavirta”, joka johtui vääränlaisesta käämityksestä.
Wallop Islandin Little Joe -koesarjan lisäksi (jonka tarkoituksena oli lähinnä todistaa pelastusraketin toimivuus) NASA aloitti myös toisen tärkeän osan, lämpösuojan, testaamisen. Tämä edellytti tehokkaampaa kantorakettia, niin sanottua Big Joe -rakettia. Big Joe oli pohjimmiltaan Atlas-raketti. Big Joe -kokeilussa Atlas-10D-kantoraketti yhdistettiin ei-toimivaan mutta massaltaan ja kooltaan tehokkaaseen Mercury-avaruusalukseen, ja avaruusalukseen asennettiin lämpösuoja (joka kuumenee palatessa, palaa, palaa, hajoaa hitaasti mutta jakaa lämpöä tehokkaasti), joka valittiin pitkän suunnittelukeskustelun jälkeen.
Laukaisu tapahtui 9. syyskuuta 1959 Cape Canaveralin laukaisualustalta 14. Lennon aikana kaikki toimi moitteettomasti noin kahden minuutin kohdalle asti, jolloin lennonjohto sai telemetriasta virhesignaalin: vaiheen irrotus epäonnistui. Koska vaihe jatkoi lentämistä kuolleena painona, avaruusaluksella ei ollut mitään mahdollisuuksia saavuttaa suunniteltua korkeutta ja nopeutta. Kun rakettivaihe jäi avaruusaluksen päälle (ja siten lämpösuojan ensisijainen tarkoitus meni hukkaan), ohjauksen oli leikiteltävä reaktiivisilla ohjauspotkureilla (lähinnä pienillä apupotkureilla, jotka tekevät ohjauksen), jotta raketti saataisiin alas, mikä lopulta onnistui, vaikka ohjaukseen tarvittava polttoaine kului kokonaan. Mercury-avaruusalus saavutti lopulta 140 kilometrin huippukorkeuden, ja 2292 kilometrin lennon jälkeen se saavutti Atlantin valtameren, josta pelastusryhmät löysivät sen suhteellisen ehjänä muutaman tunnin etsintöjen jälkeen.
Seuraava Mercury-koe tehtiin 4. lokakuuta 1959 – jälleen Wallop Islandilla – jota ei tuolloin merkitty ja joka sai vasta myöhemmin nimen Little Joe 6. Testi oli käytännössä askel taaksepäin epäonnistuneesta ensimmäisestä yrityksestä, ja ainoa yhteinen asia oli se, että kantoraketti oli sama, joka oli jätetty laukaisualustalle elokuussa. Lentotestien tavoitteiden osalta askel taaksepäin merkitsi sitä, että ainoat testit koskivat raketin soveltuvuuden sekä avaruusaluksen lento-ominaisuuksien ja kestävyyden tarkistamista. Tätä varten rakettiin raketin mukana riittävän suuri ja painava avaruuskapseli, jossa ei kuitenkaan ollut järjestelmiä ja joka oli siten toimintakyvytön, sekä yhtä toimintakyvytön pelastustorni.
Kokeilun aikana Little Joe nosti 16,5 metriä korkean ja 20 tonnia painavan rakenteen 65 kilometrin korkeuteen, jossa kahden ja puolen minuutin lennon päätteeksi ohjaimet laukaisivat itsetuhon suunnitelmien mukaisesti. Avaruusaluksen kappaleet osuivat mereen 115 kilometrin päässä. Kokeilua pidettiin onnistuneena.
Wallopin saarella kokeilut olivat jatkuvia, ja Little Joe -raketteja laukaistiin joka kuukausi päivästä päivään. Niinpä 4. marraskuuta 1959 laukaistiin Little Joe 1A, joka oli täsmälleen samanlainen kuin Little Joe 1:n epäonnistunut lento. Tavoitteet olivat samat, lennon tarkoituksena oli varmistaa pelastusraketin soveltuvuus ja lisäksi saada mahdollisimman paljon tietoa laskuvarjojärjestelmästä. Lentoon tarkoitettu kapseli oli jälleen kerran toimimaton mock-up, jossa vain pelastusraketti oli ehjä. Myös lehdistö osallistui kokeeseen lyhyen taistelun jälkeen, jossa toimittajat taistelivat saadakseen ensikäden tietoa lennosta (NASAn henkilökunta antoi lehdistölle yksityiskohtaisen ”koulutuksen” etukäteen, jotta laskennan keskeytyksiä ei raportoitaisi virheinä tai epäonnistumisina).
Little Joe 2 laukaistiin tavanomaisesta paikastaan Wallop Islandilta 4. joulukuuta 1959, ja se oli huomattava parannus edelliseen yritykseen verrattuna. Vaikka LJ-1A ei ollutkaan täydellinen menestys, kokeilijat lisäsivät Little Joe-Mercury -kokeiluun elävän lennon. He olivat uteliaita näkemään, miten pienen kupariapinan kaltainen yksinkertainen organismi käyttäytyisi avaruusaluksen liikkeen, painottomuuden ja säteilyn vaikutuksesta korkealla. Myöhemmin he suunnittelivat laukaisevansa ylimääräisen biologisen paketin: kauranjyviä, rottien hermosoluja, kudosviljelmiä ja ötököitä valmisteltiin matkustamaan apinan mukana.
Laukaisu tapahtui kahden uuden astronauttiehdokkaan, Alan Shepardin ja Virgil Grissomin, läsnä ollessa. Little Joe nosti Mercuryn 30 000 metriin, ja laukaiseva pelastusraketti nosti korkeutta vielä lisää, jolloin kapseli nousi 84 000 metriin, ennen kuin se putosi vapaasti kuolleesta keskipisteestä. Huippukorkeus oli lopulta lähes 30 000 metriä suunniteltua matalampi, mikä johtui virheellisesti lasketusta vastuksesta. Apina Sam koki lopulta vain 3 minuuttia painottomuutta suunnitellun 4 minuutin sijaan. Noin kuuden tunnin heittelyn ja kääntelyn jälkeen pelastusryhmät onnistuivat vetämään pienen apinan turvallisesti merestä, kun se oli laskeutunut sujuvasti. Asiantuntijat julistivat kaikki alustavat tavoitteet onnistuneiksi ja olivat innostuneita – erityisesti täydellisesti toimivasta Little Joe -laukaisulaitteesta – vaikka myöhemmät mielipiteet muuttuivat vivahteikkaammiksi, ja erityisesti biologit valittivat eläinkokeen epätyydyttävistä tuloksista. Päätavoite kuitenkin saavutettiin, ja pelastusraketti osoittautui täydellisesti soveltuvaksi avaruusaluksen mahdolliseen hätäpelastukseen, kun aluksella oli eläviä olentoja – jopa ihmisiä.
Sam-apinan matkaa seurasi Little Joe 1:n ja 1A:n ei täysin onnistuneiden lentojen uusinta, sillä pienellä käänteellä, että avaruusaluksen kyydissä oli jälleen ”joku”, neiti Sam, pieni naaraspuolinen kupariapina. Tammikuun 21. päivänä 1960 Wallop Islandilta laukaistiin toinen Little Joe -raketti, ja tällä kertaa se toimi lopulta odotetusti. Raketti putosi alle 15 kilometrin päähän suunnitellusta korkeudesta ja saavutti yli 3200 kilometrin nopeuden.
Lennon ainoa todellinen uutuus oli pelastusharjoitus, jossa insinöörit simuloivat hätätilannetta Little Joen palamiskorkeudella ja pelastusharjoitusraketin laukaisua. Operaatio sujui ongelmitta, ja lisäksi 75 m
Helmikuussa 1960 NASA päätti Los Angelesissa pidetyssä kokouksessa (jossain määrin Little Joe- ja Big Joe -testien perusteella) lopullisesta Mercury-avaruusaluksen, Atlas-raketin ja pelastusharjoitusraketin kokoonpanosta ja suunnitteli sen toteuttamista lopullisella kokoonpanolla. Lopullisuudesta – ja ehkä toimivan laitteiston olemassaolosta – kertoi myös se, että lentoa ei ollut tarkoitus käynnistää Big Joe -nimellä, vaan viimeisenä Mercury-Atlas-1:nä. Siksi he ottivat lentoa varten McDonnellin tehdasvalmisteisen avaruuskapselin nro 4 ja asensivat siihen lisälaitteita ja -instrumentteja. Avaruusalus muistutti lopullisessa kokoonpanossaan pikemminkin mittauspajaa kuin toimivaa avaruusalusta, koska siitä puuttuivat järjestelmät (elintoiminnot, ohjaajan istuin, kojelauta, ohjauspotkurit jne.), joita ei ollut vielä asennettu.
Ennen lentoa testattavat parametrit
Heinäkuun 24. päivänä avaruusaluksen saavuttamat parametrit (5700 m
Minuutti laukaisun jälkeen yhteys rakettiin katkesi. Sekuntia ennen lähetyksen keskeytymistä saatiin telemetrian kautta signaali, että polttoainesäiliön ja nestemäisen hapen säiliöiden välinen paine-ero oli yhtäkkiä loppunut. Koska pilven kautta ei ollut näköyhteyttä, ei voitu tietää, oliko tämä signaali ongelmien syy vai lopputulos, jossa säiliöt tuhoutuivat, mutta signaalien perusteella oli selvää, että raketti ja avaruusalus olivat tuhoutuneet. Syitä oli vaikea selvittää, vaikka pelastusryhmät onnistuivat löytämään mereen pudonneen raketin ja Mercury-avaruuskapselin. Vian syytä ei pystytty selvittämään, mutta NASA päätti toistaa lennon vain lastatakseen avaruusaluksen instrumenteilla seuraavaa testiä varten.
Little Joe 5 -kokeen suunnittelu aloitettiin noin vuosi ennen suunniteltua laukaisua, ja alkuperäisenä ajatuksena oli laukaista ensimmäinen toiminnassa oleva Mercury-avaruuskapselin tai -raketin pelastuskapselin laukaisu sisällyttämällä siihen erityinen ”paketti”, joka sisälsi keskikokoisen simpanssin, jolla testattaisiin avaruusaluksen ja sen matkustajan käyttäytymistä suurimmalla mahdollisella Q-arvolla. Avaruuskapselin laskeutumisen viivästyminen, ongelmat avaruusaluksen ja raketin yhdistävän niin sanotun ”niittirenkaan” ja siihen rakennetun erotuspyrotekniikan kanssa viivästyttivät kuitenkin valmisteluita, joten Robert Gilruth päätti (STG:n insinöörien suostumuksella) poistaa simpanssilennon suunnittelutavoitteista, jotta miehistö voisi keskittyä enemmän teknisiin kysymyksiin. Myöhemmin helium- ja vetyperoksidisäiliöiden asennuksessa ilmeni lisäongelmia, jotka aiheuttivat lisäviivästyksiä. Lentolaitteiston painoon liittyi myös lisäongelmia, mikä nosti esiin ei-toivotun laskeutumisen mahdollisuuden Afrikkaan.
Laukaisu ajoitettiin lopulta 8. marraskuuta 1960. Tuona päivänä koe päättyi täydelliseen epäonnistumiseen. Raketti lähti Wallop Islandilta klo 10:18 paikallista aikaa (15:18 UTC) ja tuhoutui vain 16 sekunnin lennon jälkeen. Pelastusraketti laukaistiin sitten ennen aikojaan, kun kantoraketti kiihdytti vielä avaruusalusta, mutta kaikki komponentit jäivät kytkettyyn tilaan, suistivat kurssiltaan ja syöksyivät mereen. Kapseli nousi vain 16,2 kilometrin korkeuteen ja syöksyi mereen 20,9 kilometrin päässä laukaisualustasta, eli kaukana tavoitealueesta. Pelastusryhmät nostivat myöhemmin osan aluksen hylystä merestä tarkempaa analysointia varten.
Vuoden 1960 jälkipuoliskolla NASA:ssa esitettiin – osittain neuvostoliittolaisten etumatkan pelossa ja osittain kustannusten säästämiseksi – ajatus kokeiden jakamisesta ja Atlas-raketin kiertoratalennon lisäksi niin sanotun avaruushypyn (ballistisen kiertoratalennon) suorittamisesta pienempitehoisella raketilla, joka olisi avaruuslento vain siinä mielessä, että se ylittäisi Kármán-viivan. Valittiin Redstone-raketti, ja sen päälle rakennettiin Mercury-avaruusalus avaruushypyn testaamiseksi.
Uuden lentoprofiilin testaamiseksi insinöörit suunnittelivat lennättävänsä täysimittaista Mercury-avaruuskapselia (tehdasesimerkki numero 2) Redstone-kantoraketin (merkintä MR-1) ja täysimittaisen pelastustornin kanssa. Suunnitelmana oli testata tällä laitteistoyhdistelmällä avaruusaluksen automaattista ohjaus- ja laskeutumisjärjestelmää sekä maalaukaisu-, pelastus- ja seurantainfrastruktuuria. Lisäksi he halusivat testata keskeytyksen havaitsemisjärjestelmän toimintaa (järjestelmä oli asetettu havaitsemaan keskeytystilanne ja ilmoittamaan siitä valvontajärjestelmälle, mutta ei käynnistämään itse keskeytystä).
Alun perin laukaisu oli tarkoitus toteuttaa 7. marraskuuta 1960, mutta heliumjärjestelmässä havaittiin vika (paine laski yllättäen neljäsosaan normaalista arvosta), joten laukaisua oli lykättävä, avaruusalus ja lämpösuoja purettava Redstonesta, vika korjattava (vaihtamalla säiliöt ja kytkemällä johdot uudelleen) ja kokoonpano koottava uudelleen. Uusi laukaisu oli määrä toteuttaa 21. marraskuuta 1960. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun Mercuryn ohjauskeskusta käytettiin lennon ohjaamiseen.
Laukaisu tapahtui kello 9.00 paikallista aikaa (14.00 UTC) LC-5-laukaisualustalta. Yllättyneet lennonjohtajat näkivät uuden ohjauskeskuksen periskoopin läpi, että raketti jyrähti, sitten jyrinä yhtäkkiä loppui, raketti nykäisi, asettui sitten pyrstölentokoneeseensa ja laukaisualustalle laskeutui hiljaisuus. Heti sen jälkeen pelastusraketti käynnistyy ja lentää pois, mutta jättää avaruuskapselin raketin päälle. Kolme sekuntia sen jälkeen, kun pakoraketti on lentänyt pois, kapselin laskuvarjo avautuu ja peittää kapselin puoliksi avautuen. Tilanteesta tuli varsin vaarallinen järjestelmän toimintahäiriön vuoksi: täyteen lastattu raketti seisoi laukaisualustalla ilman minkäänlaista turvaa, pelkästään painovoiman varassa, ja laskuvarjo roikkui koko raketin sivulla, ja pieni tuulenpuuska uhkasi lennättää sen ympäri.
Epäonnistuminen jäi lopulta raportteihin nimellä ”neljän tuuman lento” (toiset ovat kiteyttäneet tapahtuman sanoilla ”kaikki mitä ammuimme oli pelastusohjus”). Ensin komentokeskus valitsi useiden vaihtoehtojen joukosta sen, että se odotti, kunnes ohjuksen järjestelmien virran saamiseen tarvittavat akut olivat tyhjentyneet, jotta nestemäinen happi voisi hitaasti kiehua pois ja räjähtävää ohjusta voitaisiin lähestyä. Pian alkanut vianetsintä paljasti ongelman syyn: laukaisun aikana eri kaapeliliittimet irrotettiin raketista eri järjestyksessä, ja väärä kaapeli (lyhyempi kaapeli erityyppisestä Redstonesta) vedettiin ulos raketista väärässä järjestyksessä, joten moottori havaitsi tämän sammutuskäskynä ja pysäytti laukaisuprosessin hyvissä ajoin ennen kuin se oli valmis. Kun vika oli tunnistettu, testi päätettiin toistaa.
Alle kuukausi epäonnistuneen yrityksen jälkeen NASA oli valmis tekemään uuden avaruushypyn. Mercury-Redstone-1A-lento oli täydellinen toisto 19. marraskuuta tehdystä epäonnistuneesta yrityksestä. Avaruusalus oli sama (tehtaanumero nro 2) kuin MR-1:stä purettu, ja kokoonpanossa käytetty raketti oli MRLV-3. Lennon tarkoitus oli edelleen sama: varmistaa automaattisen ohjaus- ja laskeutumisjärjestelmän sekä lennon keskeytysjärjestelmän toimivuus käyttäen toiminnassa olevaa avaruuskapselia, rakettia ja pelastustornia.
Laukaisu tapahtui 19. joulukuuta 1960, kun Redstone-raketti nousi ilmaan Cape Canaveralin LC-5-laukaisualustalta kello 11:15 (16:15 UTC). Moottori toimi 143 sekunnin ajan, ja lopulta avaruusalus laukaistiin 210 kilometrin korkeuteen ja laskeutui Atlantin valtamereen 378 kilometrin päähän laukaisupaikasta. Suurin loppulennon nopeus oli 7900 km.
Onnistuneen Mercury-Redstone-1A-lennon jälkeen NASA siirtyi välittömästi Redstone-rakettien avaruuslentoihin, sillä tämä oli Yhdysvaltojen nopein tapa päihittää Neuvostoliitto. Seuraavaksi oli tarkoitus tehdä täysimittainen avaruushyppy täysin varustetulla avaruusaluksella, mutta ensin apina kyydissä, eräänlaisena kenraaliharjoituksena ennen ihmisen lennättämistä, jotta vaikutuksia eläviin organismeihin voitaisiin tutkia. Mercury-Redstone-2:n tavoitteet määriteltiin vastaavasti. Little Joe -kokeissa jo käytettyjen rhesusapinoiden sijasta lennolle valittiin kuitenkin simpanssi, kädellinen, jolla on enemmän ihmisen kaltainen ruumiinrakenne. Hollomanin ilmavoimien tukikohtaan oli jo perustettu 40 apinan siirtokunta kokeita varten, ja yksi niistä valittiin lentoa varten. Valittu apina syntyi Kamerunissa vuonna 1956 ja siirrettiin Amerikkaan vuonna 1959, ja koetta varten alkuperäinen Chang (inventaarionumero) muutettiin 65:stä Hamiksi. Ham ei ollut alkuperäisessä englanninkielisessä merkityksessään ”kinkku”, vaan se oli lyhenne, joka koostui kokeen toteuttaneen Holloman Aerospace Medical Centerin nimikirjaimista. Hamin kannalta uutta edelliseen lentoon verrattuna oli tarve kehittää testejä, joilla testattaisiin elintoimintojen lisäksi myös elimistön reagointia painottomuuteen ja avaruuslennon vaikutuksia. Tärkein näistä testeistä oli altistaa eläin erilaisille ääni- ja tärinäkokemuksille.
Kaksikymmentä eläinlääkäriä ja eläintenhoitajaa sekä kuusi Hollomanin tukikohdassa valittua parasta eläintä siirrettiin Cape Canaveraliin 2. tammikuuta 1961, jossa heille osoitettiin erillinen osasto. Uudessa paikassa alkoi ensin akklimatisoitumisjakso, kun apinat siirrettiin Hollomanin noin 1500 metrin korkeudesta merenpinnan yläpuolelle, jolloin apinoiden mitatut terveysarvot muuttuivat objektiivisista syistä. Tämän jälkeen eläimet jaettiin kahteen erilliseen ryhmään, joiden jäsenet eivät saaneet olla kosketuksissa toisiinsa, jolloin estettiin mahdollisen tartuntataudin leviäminen kaikkien ehdokkaiden keskuudessa samanaikaisesti. Laukaisua edeltävänä aikana simpanssit harjoittelivat päivittäin Hollomanissa oppimiaan tehtäviä, mutta tällä kertaa valo- ja äänisignaalit sekä vastauskäsivarret sisällytettiin elävänkokoiseen Mercuryn hytin pienoismalliin, jotta eläimet voisivat tottua uuteen ”työympäristöön”.Laukaisua edeltävänä päivänä avaruustyöryhmän jäsen ja Hollomanin ryhmän eläinlääkäri tutkivat eläimet ja valitsivat sopivimman ehdokkaan, Hamin. Lennolle määrätyllä simpanssilla oli myös varamies, naaras nimeltä Minnie. Kahden valitun yksilön laukaisuprosessi alkoi 19 tuntia ennen suunniteltua laukaisua, jolloin niihin asennettiin biosensorit, joilla mitattiin niiden elintoimintoja, ja niille syötettiin ruokavaliota. Seitsemän ja puoli tuntia ennen lähtöä suoritettiin viimeinen lääkärintarkastus. Neljä tuntia ennen lentoonlähtöä kaksi eläintä asetettiin paineistettuihin istuimiin, jotka oli suunniteltu erityisesti lentoa varten, ja ne vietiin laukaisualustalle.
Mercury-Redstone-2:n laukaisu tapahtui 31. tammikuuta 1961 kello 11.55 (16.55 UTC), kun laukaisu oli viivästynyt useiden ongelmien vuoksi (laukaisualustan hissi oli jumissa, laukaisualustan ympäristössä oli tarpeettomasti liikaa ihmisiä, yhden järjestelmän asentuminen kesti 20 minuuttia kauemmin ja yhden raketin liittimen kansi juuttui kiinni). Simpanssin matka oli kaikkea muuta kuin ongelmaton. Minuutti laukaisun jälkeen telemetriatiedot havaitsivat 1 asteen poikkeaman lentoradassa, ja poikkeama kasvoi. Kiihdytys kesti 137 sekuntia, jolloin raketin automaattinen moottori sammui ohjelmoidusti. Pelastusraketti havaitsi moottorin sammumisen vikana, mutta sen sijaan, että se olisi sammunut, se käynnistyi ja jatkoi kapselin nostamista. Pakoraketin epäonnistuminen aiheutti avaruusaluksen ylinopeuden, joka ylitti sen suunnitellun nopeuden, noin 7081 kilometriä.
Vaikeuksista huolimatta apina teki hienoa työtä. Kuten maastoharjoituksessa, hänen oli vedettävä vipuja eri merkkien avulla, ja hän epäonnistui vain kahdesti 50:stä kerrasta (jälleen kerran rangaistuksena pieni sähköisku). Laskeuduttaessa valvontaan tuli vielä yksi ongelma. Vika tapahtui rakettien irrotuksen ja pelastusraketin väärän laukaisun aikana, kun laskeutumisessa lopullisen lentoradan asettamiseen käytetyt jarrutehostinraketit (jotka oli niputettu ”pakettiin” ja kiinnitetty ohjaamon pohjaan, jotta ne oli helppo irrottaa jarrutuksen lopussa) irrotettiin ennenaikaisesti. Siksi jarrutusta ei suoritettu lentoradan yläpäässä. Sen jälkeen kapseli palasi ilmakehään, ja useiden lentoradan muutosten vuoksi Hamille aiheutui 14,7 G suurimmassa hidastuvuudessa. Ongelmat eivät poistuneet avaruusaluksesta laskeutumisen aikana. Ham putosi Atlantin valtamereen 16 minuutin ja 39 sekunnin lennon jälkeen 679 kilometrin päässä laukaisupaikasta ja 90 kilometrin päässä lähimmästä odottavasta aluksesta, hävittäjä USS Ellisonista. Laskeutumisen aikana ohjaamo vaurioitui, lämpösuoja repesi irti ja siinä oli vuoto, joten ohjaamoon alkoi valua vettä, joka uhkasi upottaa sen. P2V-etsintä- ja pelastuslentokone, joka lähetettiin tarkkailemaan laskeutumista ja paikantamaan ohjaamon sijaintia vedessä, löysi Mercuryn ohjaamon ylösalaisin vedessä 27 minuuttia laskeutumisen jälkeen. Tämän jälkeen komentaja määräsi merivoimat määräämään helikopterit varhaispelastusta varten, sillä veneen nostaminen olisi kestänyt vähintään kaksi tuntia. Lähin helikopteritukialus, USS Donner, lähetti etsintä- ja pelastushelikopterin, joka lopulta sai uppoavan avaruuskapselin talteen. Lentäjät arvioivat, että ohjaamoon oli kertynyt noin 360 litraa vettä, kun se saatiin takaisin. Ohjaamon seinän vaurioiden lisäksi ohjaamoon pääsi vettä venttiilin kautta (sama venttiili, jonka kautta ilma pakeni lennon alkuvaiheessa ja joka pysyi auki). Poiston jälkeen helikopteri kuljetti ohjaamon USS Donner -alukselle, ja ovi avattiin aluksella. Merijalkaväen sotilaat löysivät Hamin turvallisesti kiinnitettynä istuimelleen. Hyväkuntoinen eläin sai kaleerilta omenan ja appelsiinin, jotka se söi nautiskellen.
Hamin tehtävä ei ollut selkeä menestys, joten rakettiin oli tehtävä muutoksia ja sen toimivuutta oli testattava toisella koelennolla ennen miehitettyjä avaruuslentoja.
Samaan aikaan edistyttiin myös kokeen toisessa haarassa, kiertoradalla lentämisessä. Ratkaisevaa oli saada Atlas-raketti avaruuskelpoiseksi Mercury-ohjelmaa varten, joka oli epäonnistunut näyttävästi Mercury-Atlas-1:n kanssa. Onnettomuuden tutkinnan aikana epäilyt kohdistuivat raketin suunnitteluun mahdollisena vian aiheuttajana. Atlas oli niin sanottu petroli-happi-raketti (eli se käytti polttoaineena RP-1-petrolia ja hapettimena nesteytettyä happea), joka laukaistiin ensimmäisen kerran onnistuneesti 17. joulukuuta 1957 sotilaallisena ballistisena ohjuksena. Rakenteen suunnittelufilosofia oli varsin ainutlaatuinen, ja insinöörit käyttivät niin sanottua ”kaasupallomenetelmää”: avaruusaluksen säiliöt valmistettiin paperia ohuemmasta ruostumattomasta teräksestä, ja ne täytettiin tyhjennysvauhdilla heliumkaasulla 170-413 kPA:n paineella, mikä antoi rakenteellista lujuutta koko raketille. Testaajien mukaan raketti räjähti tai hajosi rakenteellisen lujuuden riittämättömyyden vuoksi, joten seuraavaan Atlas-rakettiin asennettiin teräsnauha (astronauttien slangissa kutsutaan nimellä sidejarru tai -vyö) vahvistukseksi, jolla kompensoitiin ”ohutseinäisen” version rakenteellista heikkoutta. Hihnaa testattiin ensin laboratoriossa ja tuulitunnelissa, ja se todettiin sopivaksi, mutta avaruusalan työryhmä, ilmavoimat ja Convair kävivät pitkään keskustelua siitä, oliko se sopiva ratkaisu. Lopulta STG:n ja Convairin enemmistön mielipide suositteli NASA:n uudelle johtajalle James Webbille, että hän antaisi luvan lennolle (Webb otti muutaman päivän johtajana riskin, että hän olisi vastoin ilmavoimia, joilla oli enemmän kokemusta raketin käytöstä ja jotka vastustivat kokeilua, ja että hän saisi kaikki epäonnistumisen seuraukset niskoilleen ja NASA:lle).
Kummallista kyllä, insinöörit eivät kuitenkaan määrittäneet kiertoradalla tehtävää testiä, vaan ainoastaan suborbitaalista testiä, varotoimenpiteenä, raketin oli periaatteessa tarkoitus vain kiihdyttää Mercury-kapseli automaattiseen avaruushyppyyn. Webb teki päätöksensä, ja raketti, miehitetty raketti ja pelastusraketti koottiin nopeasti ja asetettiin laukaisuun. Avaruusalus laukaistiin 21. helmikuuta 1961 kello 9.28 (14.28 UTC) ongelmitta paikallisen valvontakeskuksen ohjaajien valvonnassa. Useat ihmiset tuskin uskalsivat hengittää laukaisun aikana, ja helpotuksen huokauksia kuultiin, kun yhden minuutin lennon jälkeen raketti ja avaruusalus ohittivat maksimi Q-alueen ja jatkoivat kiihtymistään suunnitellusti. Telemetria osoitti peräkkäin laukaisualuksen sammuttamisen, avaruusaluksen irrottautumisen raketista, irrottautumisen pelastustornista, avaruusaluksen kaatumisen jarrusytytykseen, jarrutusmanööverin toteutumisen ja lopulta jarrupaketin irrottautumisen. Radioyhteys katkesi tässä vaiheessa etäisyyden vuoksi, mutta pian lähtevä USS Greene ilmoitti, että se vastaanotti signaalit palaavasta kapselista ja raketista ja että se seurasi paluuta silmämääräisesti. Laskeutumisalueella (halkaisijaltaan 20 × 40 mailin kokoinen ellipsi, jossa on virheitä) USS Donner odotti avaruusaluksen saapumista. Hävittäjä havaitsi avaruusaluksen, ja lähetetyt pelastushelikopterit nostivat Mercuryn alukseen 24 minuutissa. Yritys onnistui täydellisesti.
Insinöörit pitivät olennaisen tärkeänä testata avaruusaluksen järjestelmän käyttäytymistä suurimmalla dynaamisella painealueella (max Q) ja odottivat saavansa edistystä tällä alalla toistamalla epäonnistuneen Little Joe 5 -lennon (vaikka Mercury-Atlas-testien tiedot olivat jo saatavilla). Siksi LJ-5:n uusiminen oli tavoitteena, erityisesti kun otetaan huomioon, että vasemmanpuoleisessa yrityksessä epäonnistuttiin epäonnistumisen syyn selvittämisessä.
Maaliskuun 18. päivänä 1961 kello 11:49 (16:49 UTC) Little Joe 5 laukaistiin Wallop Islandilta, mutta tällä kertaa kaikki ei toiminut oikein. Vain 20 sekuntia laukaisun jälkeen ja 14 sekuntia ennen aikarajan umpeutumista pakoraketti aktivoitui uudelleen, avaruusalus irtautui raketista ja melkein törmäsi siihen, minkä jälkeen se laskeutui mereen laskuvarjolla. Kapseli laskeutui lopulta 28 kilometrin päähän määrätystä laskeutumispaikasta hieman vaurioituneen laskuvarjon kanssa. Lennon jälkeisen analyysin mukaan dynaaminen paine (vastus) aiheutti avaruusaluksen rakenteeseen sellaisen rakenteellisen muodonmuutosvoiman, että rungon ja rungon edestakainen vääntyminen aiheutti lopulta vikaa elektroniikkaan, joka antoi väärän keskeytyskomennon. Kokeilu epäonnistui jälleen, tai ainakin osittain.
Laukaisu antoi myös maahenkilökunnalle tilaisuuden harjoitella todellisissa olosuhteissa, joihin he myöhemmin joutuisivat törmäämään miehitettyjen avaruusalusten kanssa. Laukaisupäivänä 300 metrin päähän laukaisupaikasta oli pysäköity M113-panssariajoneuvo, jossa miehistö – mukaan lukien laukaisua valvova ”tulenjohto” – otti paikkansa ja odotti, että luun lentäjä tekisi työnsä laukaisun melussa. Toinen ajoneuvo – asbestilla päällystetty tyhjä kuorma-auto – pysäköitiin 20 metrin päähän raketin kaasusuihkun ohjaimesta, mikä simuloi liikkuvan pelastustornin sijaintia. Laukaisuvalmistelujen aikana ilmeni pieni ongelma, kun polttoaineen lämpötila nousi lähelle kiehumispistettä ja raketista valui hieman nestettä. Tankkausprosessia ohjasi tietokone, jota oli säädettävä ongelman ratkaisemiseksi.
Raketti laukaistiin 24. maaliskuuta 1961 klo 12.30 paikallista aikaa (17.30 UTC). Raketti nousi ilmaan suunnitellusti, vaikka laukaisun loppunopeus oli 26,7 m:n korkeudessa.
Ensimmäisen onnistuneen Atlas-ohjuskokeen jälkeen on aloitettu seuraavan kokeen valmistelut. Nyt on varmaa, että testissä käytetään parannettua D-100-tuotantorakettia, jonka Mercury-hytti on numero 8. Parannus oli raketin sivuseinän korvaaminen paksummalla materiaalilla, joka lupasi suurempaa rakenteellista vakautta, jotta Mercury-Atlas-1 ei syöksyisi maahan tästä syystä. Alkuperäisen suunnitelman mukaan Atlaksella oli tarkoitus viedä Mercury-kapseli pitkän radan ballistiselle lennolle Atlantin yli (2 000-2 500 kilometriä Mercury-Redstone-avaruushypyn 400-500 kilometrin sijasta), mutta Gagarinin lennon jälkeen lentosuunnitelma kirjoitettiin kokonaan uudelleen, ja nyt suunniteltiin yhden kierroksen kiertoratalentoa. Lisäksi robottiavaruusalukseen asennettiin ”robotti”, joka pystyi erilaisten instrumenttien vastaanottamisen lisäksi jäljittelemään hengitystä erityisellä pumppujärjestelmällä, jolla mitattiin kuormitusta lennon aikana ja testattiin näin elämää ylläpitävää järjestelmää. Suunnitelma B:n mukaan, jos Atlas-raketti ei olisi saavuttanut vaadittua nopeutta, lento olisi voitu keskeyttää missä tahansa Atlantin yläpuolella ja muuttaa vähintään yhtä lähelle suborbitaalilentoa kuin alun perin oli suunniteltu.
Mercury-Atlas-3 laukaistiin 25. huhtikuuta 1961 kello 11.15 paikallista aikaa (15.15 UTC) ilman suurempia viivästyksiä, mutta ohjausjärjestelmän vian vuoksi – avaruusalus lensi suoraan ylöspäin eikä lukkiutunut kiertoradalleen – se jouduttiin tuhoamaan itse itsensä lennon 43. sekunnissa. Ainoa toimiva yksikkö oli pakoraketti, joka irrotti Merkuriuksen automaattisesti ennen Atlaksen räjähdystä, jotta se saattoi myöhemmin laskeutua mereen. Osa Atlaksen hylystä, mukaan lukien sen ohjausjärjestelmä, löydettiin kaksi kuukautta myöhemmin onnettomuuspaikalta syvälle mutaan upotettuna, minkä ansiosta vian syy voitiin selvittää.
Wallopin saarella valmisteltiin seitsemättä Little Joe -laukaisua, sillä LJ-5:n ja LJ-5A:n epäonnistuneiden testien suorittaminen katsottiin ehdottoman välttämättömäksi. Tähän tarkoitukseen he käyttivät Mercuryn hyttiä numero 14, joka oli tällä kertaa täynnä entistäkin enemmän instrumentteja. Alkuperäisen suunnitelman mukaan raketti nousisi jyrkkää lentorataa pitkin 15 000 metriin, jossa se irtoaisi avaruusaluksesta, pelastustorni irtoaisi, laskuvarjo purkautuisi laskuvarjokotelosta ja laskeutuminen voisi alkaa. Suurin Q-voima on noin 5000 kg
Lentoonlähtö tapahtui 28. huhtikuuta 1961 kello 9.03 (14.03 UTC). Tarkkailijat huomasivat heti, että yksi Castorin moottoreista ei ollut käynnistynyt, joten oli selvää, että lentorata olisi paljon matalampi. Loppujen lopuksi raketti vei avaruusaluksen vain 4500 metrin korkeuteen, kun taas maksimi Q:n aikana havaittu voima oli lähes kaksinkertainen. Suunniteltu lennon keskeytys tapahtui 33. sekunnin kohdalla. Avaruusalus laskeutui lopulta 3,5 kilometrin päähän laskeutumispaikasta, ja pelastushelikopteri nosti sen pois ilman ongelmia. Kun otetaan huomioon rakenne, joka kestää kaksi kertaa suuremman kuorman, kokeilu julistettiin onnistuneeksi, vaikka lentorata oli täysin väärä.
Mercury-Atlas-3:n epäonnistuminen on muuttanut täysin seuraavan lennon suunnitelmat. Alkuperäisiin suunnitelmiin kuului edellisen avaruushypyn toistaminen apina kyydissä, mutta myöhemmin suunnitelmaa muutettiin siten, että apina korvattaisiin robottiastronautilla ja lennettäisiin kolme kertaa maapallon ympäri. NASA:n oli määrä toteuttaa lento huhtikuussa 1961. Sitten MA-3:n epäonnistumisen ja sitten Atlaksen valmistuksen viivästymisen vuoksi kokeilua lykättiin ja lentosuunnitelmaa muutettiin. Lisäksi tehtiin epätavallinen päätös käyttää Mercuryn hytti 9:ää lennolla: mereen pudonneen MA-3:n hytti 8 kalastettiin merestä, tehtiin tarvittavat korjaukset ja vaihdot ja rakennettiin Atlas-raketin päälle. Myöhemmin valmistustehtaalta löytyi tehtaan viallisia transistoreja, ja epäiltiin, että niitä olisi voitu käyttää Atlaksessa ja jopa avaruusaluksessa, joten jo koottu kokoonpano palautettiin hangaariin ja purettiin uudelleen. NASA määräsi sen jälkeen mahdollisimman perusteellisen tarkastuksen, sillä Yhdysvalloilla ei ollut varaa myöhästyä avaruuskilvassa – varsinkaan Gagarinin ja Tjitovin saavutusten jälkeen – ja vielä vähemmän epäonnistua. Laukaisupäivää viivästyttivät pitkään myös tarkastukset, kun hurrikaanikausi alkoi, ja valmistelut oli keskeytettävä kahdesti hurrikaanien vuoksi.
Uusien suunnitelmien mukaan Mercury-Atlas-4:n piti lentää kiertoradalla, ei suborbitaalisesti, vaan kiertoradalla, vain yhdellä kiertoradalla Maan ympäri. Tänä aikana raketin ja avaruusaluksen käyttäytymistä voitiin tarkkailla koko laukaisuprosessin ajan (ja raketin käyttäytymistä vielä kolmen päivän ajan, kunnes se palasi ilmakehään luonnollisen hidastumisen seurauksena). Pohjimmiltaan kaikki (kiihdytys, raketin irrotus, jarrutus, paluu) oli hyvin samanlaista kuin avaruushyppyissä, mutta suuremmassa mittakaavassa, jolloin rakenteeseen kohdistuva kuormitus oli suurempi, lämpösuoja oli suurempi ja merelle lähetettyjen etsintä- ja pelastusryhmien oli katettava suurempi alue.
Lopulta 13. syyskuuta 1961 laukaistiin neljäs Mercury-Atlas-avaruusalus, joka kiersi onnistuneesti maapallon ympäri. Suurin kysymys laukaisun jälkeen oli, riittäisikö paksuuntuneen sivuseinän tarjoama rakenteellinen vahvistus raketille. Vaikka mittalaitteet mittasivat voimakasta tärinää muutaman ensimmäisen sekunnin aikana, raketti kesti hyvin sekä tämän kuormituksen että myöhemmän dynaamisen enimmäistärinän (maksimivärähtelykuormitus, jota kutsutaan max Q:ksi ja joka vaihtelee ilman tiheyden ja nopeuden mukaan). Avaruusalus alitti tai ylitti joitakin lentoparametreja ja asettui lopulta hieman erilaiselle mutta tyydyttävälle kiertoradalle Maan ympärille. Kiertoradan aikana ainoa havaittu poikkeama oli hapensyöttöjärjestelmässä, josta loppui astronautin ylläpitämiseen tarvittava kaasu (ilmeisesti pienen vuodon vuoksi, koska käyttäjä ei ollut paikalla) paljon suunniteltua nopeammin. Muut järjestelmät toimivat tyydyttävästi. Yhden kiertoradan päätteeksi Havaijin alueella ohjausjärjestelmä hidasti avaruusalusta hidastusraketeilla, ja kapseli aloitti paluun ilmakehään. 1 tunnin 49 minuutin 20 sekunnin lennon jälkeen se laskeutui 176 kilometrin päähän Bermudasta, jonne se otettiin alukselle hävittäjä USS Decaturilla. Lento onnistui hyvin, ja myöhemmässä analyysissä kaikki toiminnot arvioitiin tyydyttäviksi.
Mercury-Scout-1 oli erillinen NASA:n kokeilu, jonka tarkoituksena ei ollut arvioida Mercury-laitteiston ominaisuuksia ja soveltuvuutta, vaan testata maanpäällistä radioseurantaverkkoa myöhempiä lentoja varten. Mercury-ohjelman aikaan geostationaarisia tietoliikennesatelliitteja ei vielä ollut olemassa, joten radioyhteydet Maata kiertävien avaruusalusten kanssa hoidettiin maanpäällisillä radioasemilla ja merellä partioivilla aluksilla, jotka kulkivat myöhemmän miehitetyn avaruusaluksen odotettua reittiä pitkin. Periaatteena oli, että kun avaruusalus saapui muutaman sadan kilometrin päähän vastaanottoasemasta, yhteys muodostettiin lyhytaalto- (RH), ultralyhytaalto- (URH) tai ultrakorkeataajuus (UHF) -radiotaajuuksilla sekä C- ja S-taajuuksien tutkasignaaleilla. Avaruusalus lensi maanpäällisten vastaanottoasemien kantaman ulkopuolella ilman maakosketusta. Asemat oli yhdistetty NASAn valvontakeskukseen maalla, merenalaisilla kaapeleilla ja pitkäaaltoradioyhteyksillä.
Suunnitelmana oli käyttää muunnettua Scout-rakettia pienoiskokoisen viestintäsatelliitin laukaisemiseen, joka simuloi Mercury-avaruusalusta. 67,5 kilogrammaa painava MS-1-satelliitti oli neliön muotoinen ja sisälsi kaksi komentovastaanotinyksikköä, kaksi minipaikannusmajakkaa, kaksi kaukomittausmajakkaa, S- ja C-kaistan tutkatransponderit ja antennit; instrumentit saivat virtansa 1500 wattitunnin akusta. Mercury-Scout-1:n ensimmäinen laukaisuyritys tehtiin 31. lokakuuta 1961, mutta raketin moottori ei käynnistynyt. Miehistö tarkisti sytytysjohdot ja määräsi uuden laukaisun seuraavalle päivälle. Marraskuun 1. päivänä 1961 klo 10.32 UTC (15.32) koeajoneuvo laukaistiin, mutta 28. sekunnin lennon aikana raketin ensimmäinen vaihe alkoi hajota, ja 43. sekunnin kohdalla valvonta antoi itsetuhokäskyn. Vian syyksi ilmoitettiin erään teknikon taitamattomuus, joka oli asentanut yhden ohjausjärjestelmän johdinsarjan väärin päin. Myöhemmin NASA peruutti Mercury-Scout-testit, koska muut koelennot olivat jo onnistuneet kiertämään Maata ja testaamaan seurantajärjestelmää.
Atlas-raketin epäluotettavuuden vuoksi – ja aikaviiveestä huolimatta – NASAn johto päätti, että ennen kuin avaruusalus, jossa on astronautti, laukaistaan, noudatetaan samaa aikataulua kuin avaruushyppyjen kohdalla, ja ensin tehdään koelento simpanssilla. Tätä varten he ovat valmistelleet Atlas-raketin (Atlas 93-D) ja Mercury-avaruusaluksen (nro 9) lentoa varten ja lähettäneet viiden apinan ja niiden kouluttajien, eläinlääkäreiden, ryhmän Hollomanin lentotukikohdasta Cape Canaveraliin. Apinoille tehtiin niin sanottu neljän ongelman sykli, joka simuloi työskentelyä avaruudessa ja jonka ne joutuisivat myöhemmin suorittamaan avaruuslennolla. Siinä apinoiden piti vetää kahta vipua vasemmalla tai oikealla käpälällään vastauksena erilaisiin valosignaaleihin, ja väärästä vastauksesta sai heikon sähköiskun. Sitten vihreän valon jälkeen vipua oli vedettävä 20 sekunnin viiveellä, minkä jälkeen apina sai vettä (jos ajoitus oli väärä, ei anneta shokkia, mutta sitä oli toistettava, kunnes ajoitus oli oikea). Kolmanneksi vipua oli vedettävä tasan 50 kertaa, minkä jälkeen apina sai palan banaania. Neljännessä testissä näytöllä vilkkui kolmioita, neliöitä ja ympyröitä (kolme peräkkäin, kaksi samanlaista ja yksi erilainen), ja koehenkilön oli valittava symboli, joka ei sopinut riviin. Viiden apinan joukosta lääkärit valitsivat lopulta Enosin, urossimpanssin (Enos tarkoittaa hepreaksi ja kreikaksi ”miestä”, sitä ennen simpanssi tunnettiin vain rekisterinumerolla 81).
Mercury-Atlas-5 lähti matkaan 29. marraskuuta 1961 ja kiersi Maata normaalisti, ja siinä oli vain pieniä anturivirheitä, jotka eivät vaikuttaneet merkittävästi lentoon. Enos jatkoi harjoituksia, kuten häntä oli koulutettu edellä mainittujen neljän ongelmakierroksen aikana. Toisella kiertoradalla alkoi kuitenkin esiintyä useita ongelmia. Kaikkein hankalinta oli, että apina alkoi saada sähköiskuja silloinkin, kun se vastasi oikein, joten testi alkoi antaa vääriä tuloksia, ja kun apina repi vihaisena elintoimintoja mittaavat anturit irti, lääketieteellisten tietojen keruu loppui. Vakavampi ongelma oli kuitenkin yhden ohjaussuihkun rikkoutuminen. Polttoaineletkussa ollut metallisirpale aiheutti suuttimen toimintahäiriön, jonka seurauksena avaruusaluksen avaruudellinen sijainti poikkesi oikeasta. Automaattinen järjestelmä korjasi tämän ajoittain muilla suihkuilla, mutta tämä johti siihen, että polttoainetta kului odotettua enemmän. Vika uhkasi, että suunnitellun kolmannen kiertoradan loppuun mennessä työntömoottoreita käyttävä polttoaine loppuisi, eikä avaruusalusta voitaisi asettaa kunnolla jarrutusta varten eikä sitä näin ollen voitaisi viedä pois kiertoradalta aikataulun mukaisesti. Lennonjohtaja Chris Kraft päätti siksi toisen kiertoradan lopussa lyhentää lentoa ja laskea Enosin alas. Laskeutuminen onnistui täydellisesti, ja Merkurius laskeutui Atlantin valtamereen kahden kierroksen ja 3 tunnin 20 minuutin 59 sekunnin lennon jälkeen Bermudan saaren edustalle. Lennon jälkeisten arviointien mukaan lento oli onnistunut, ja se tasoitti tietä ihmisen kiertoradalle suuntautuvalle lennolle.
Lue myös, elamakerrat – El Cid
Ihmisten lennot
Valmistelevien miehittämättömien lentojen jälkeen Mercury-Redstone-3 oli NASAn ensimmäinen yritys lähettää amerikkalainen astronautti avaruuteen. Ohjelma oli jo aiemmin laajentunut kiertorata- ja suborbitaalisiin avaruushyppyihin neuvostoliittolaisten edistyneiden ja menestyksekkäiden avaruuskokeiden uutisten perusteella, ja ensimmäinen lento, jossa avaruusaluksessa oli ihminen, suunniteltiin avaruushyppynä. Amerikkalaisten tavoitteena oli, että ensimmäinen amerikkalainen astronautti olisi ensimmäinen ihminen avaruudessa, mutta neuvostoliittolaiset insinöörit päihittivät NASA:n ja laukaisivat Vostok-1:n, jonka kyydissä oli Juri Gagarin 12. huhtikuuta 1961, ja Yhdysvallat hävisi tämän luvun avaruuskilvassa. Neuvostoliiton lento vain lisäsi NASAan kohdistuvia paineita, ja John F. Kennedy kehotti Yhdysvaltoja lähettämään avaruussukkulan avaruuteen mahdollisimman pian.
Erityisen valintaprosessin tuloksena – NASA:n miehistön valintapäällikkö Robert Gilruth antoi astronauttiehdokkaiden itse äänestää siitä, kuka heidän mielestään sopisi parhaiten ensimmäiseksi lentäjäksi heidän itsensä lisäksi – Alan Shepard nimitettiin historialliselle lennolle.
Lento tapahtui 5. toukokuuta 1961. Shepardin tehtävä oli noin 15 minuutin lento, jonka aikana hänen oli ylitettävä niin sanottu Carmine Line, joka on avaruuden teoreettinen raja 100 kilometrin korkeudessa, samalla kun hän valvoi avaruusaluksen järjestelmiä ja raportoi sen toimintaparametreista. Hänen oli myös seurattava oman kehonsa reaktioita todistaakseen, ettei lento rasittaisi ihmiskehoa sietämättömästi. Lentosuunnitelman mukaan laukaisun piti tapahtua noin kello 7.00 aamulla, mutta se viivästyi tunteja toistuvien laukaisuviivästysten vuoksi. Tämä on yksi avaruuslentojen historian oudoimmista suunnitteluvirheistä. Laukaisuvalmistelujen aikana, joita lopulta pidennettiin lähes kolmella tunnilla, astronautilla oli virtsaamisen tarve, minkä jälkeen valvomossa käytiin pitkä keskustelu siitä, miten sen kanssa tulisi toimia (koska avaruuspukuun ei ollut suunniteltu virtsankeräysjärjestelmää). Loppujen lopuksi valvonta ”salli” astronautin virtsata, mikä oli vähiten huono asia.
Lopuksi Freedom 7 -radiokutsutunnuksella varustettu avaruusalus laukaistiin onnistuneesti Cape Canaveral LC-5:stä. Redstone-raketti vei Mercury-avaruusaluksen paraboliselle kiertoradalle 187 kilometrin korkeuteen, ja Shepard oli ensimmäinen amerikkalainen, joka astui avaruuteen. Lento kesti 14 minuuttia 49,41 sekuntia, ja Shepard raportoi avaruusaluksen toiminnallisista ominaisuuksista ja tarkkaili Maan pintaa. Ainoa pieni toimintahäiriö tapahtui laskeutumisen yhteydessä: vaikka jarrutukseen käytetty rakettipaketti oli irrotettu oikein, matkustamon merkkivalo näytti päinvastaista. Avaruusalus laskeutui onnistuneesti Atlantin valtamereen Bahaman koillispuolella, ja lentotukialus USS Lake Champlain otti sen alukseensa.
Lennon onnistumisen jälkeen presidentti John F. Kennedy sai oikean lähtökohdan laajentaa Yhdysvaltain avaruusohjelmaa ja ilmoitti Apollo-ohjelmasta, minkä hän teki 20 päivää myöhemmin Yhdysvaltain kongressin edessä. Presidentti myönsi Alan Shepardille NASA:n ansioista ansiomitalin, ja tiedotusvälineet tekivät hänestä kansallisen sankarin.
Mercury-Redstone-4:stä tuli NASAn toinen avaruuslento, jolla ihminen lähetettiin avaruuteen. Lennon päätarkoituksena oli toistaa Alan Shepardin matka kuudessa viikossa, jotta voitaisiin osoittaa sen luottavainen kyky. Avaruusalusta muutettiin monin tavoin, joista kaksi tärkeintä oli irrotettavan ohjaamon oven ja suuren ikkunan asentaminen. Ovi voisi nopeuttaa hätäpelastusta ja olla samalla kevyempi kuin vaihtoehto (monimutkaisempi lukitusmekanismi), ja ikkuna oli sekä suunnittelufilosofian muutos että käytännön havaintopiste. Aiemmin insinöörit olivat pitäneet astronauttia pikemminkin matkustajana kuin avaruusaluksen kuljettajana, eikä hänen näkemyksestään ollut juurikaan huolta, mutta astronauttien määrätietoinen toiminta on muuttanut tätä käsitystä.
Astronautti Virgil ”Gus” Grissom määrättiin lennolle (hänen varamiehensä oli John Glenn). Lennon oli määrä lähteä 18. heinäkuuta 1961, mutta laukaisua jouduttiin siirtämään seuraavaan päivään huonojen sääolosuhteiden vuoksi ja vielä kaksi päivää myöhemmin samojen huonojen olosuhteiden vuoksi. Lopulta 21. heinäkuuta 1961 olosuhteet olivat otolliset Grissomin laukaisulle klo 7:20:36 paikallista aikaa (12:20:36 UTC). Avaruusaluksen kutsutunnus oli Liberty Bell 7. Kiihdytysvaihe kesti 142 sekuntia, eli sen ajan, joka Redstone-raketilta kului avaruusaluksen kiihdyttämiseen.
Grissomin tehtävät alkoivat työntövoiman pysähtymisen jälkeen, painottomuusvaiheessa. Ensin hänen oli suoritettava avaruusaluksen manuaaliset ohjaustestit, nyökkäys, tuulettimen liike ja pyöriminen akselin ympäri (jälkimmäistä ei suoritettu ajanpuutteen vuoksi), minkä jälkeen seurasi minuuttien mittainen Maan pinnan tarkkailu. Astronautti vietti noin 5 minuuttia painottomuudessa ja saavutti 190 kilometrin enimmäiskorkeuden. Sen jälkeen käynnistettiin jarrutusliike kapselin ohjaamiseksi kohti määrättyä laskeutumispaikkaa. Avaruusalus läpäisi ilmakehän ilman erityisiä ongelmia, sitten 6300 metrin korkeudessa laskuvarjo avautui ja 3700 metrin korkeudessa päävarjo avautui, ja Liberty Bell 7 laskeutui sujuvasti Atlantin valtamereen Bahaman koillispuolelle. Laskeutumisen jälkeen Grissom alkoi valmistautua pelastushelikopterin nostoon, mutta sitten vastikään kehitetty kokoontaitettava ohjaamon ovi murtui ja vettä alkoi päästä ohjaamoon, joka alkoi vajota. Astronautti evakuoitiin kapselista, ja yksi saapuneista helikoptereista alkoi nostaa kapselia ja Grissomia ulos. Kapselin nostaneessa helikopterissa oli ensin öljynpaineongelma, minkä jälkeen tulvivan kapselin massaa ei pystynyt kantamaan helikopteri, joka joutui vapauttamaan Liberty Bell 7:n, joka upposi muutamassa hetkessä. Grissom joutui myös ongelmiin, sillä puvun kaulaosa ei sulkeutunut kunnolla, jolloin ilma pääsi pakenemaan ja piti astronautin pinnalla, ja hänen yläpuolellaan leijuvien kahden helikopterin roottorien lavat piiskasivat vettä hänen ympärillään niin paljon, että hän joutui toistuvasti veden alle ja melkein hukkui. Hänet pelastettiin lopulta, mutta uponnut matkustamo vei mukanaan arvokkaat lentotietojen tallentimien tallentamat tiedot. Yksi tärkeimmistä kysymyksistä oli selvittää, miksi ovi räjähti ja voisiko tätä ratkaisua käyttää turvallisesti tulevilla tutkimusmatkoilla, mutta sekä hytti että ovi upposivat 4500 metrin syvyyteen, ja vain Grissomin kertomukseen voitiin luottaa, joka väitti, että ovi oli aktivoitunut vahingossa ilman hänen osuuttaan. Astronautin väitettä epäiltiin, varsinkin kun otettiin huomioon, että matkustamon oven koe-esimerkki ei ollut onnistunut laukaisemaan vahingossa räjähdystä, mikä ylitti huomattavasti toimintaparametrit, mutta Grissom vakuutti, että ovi oli toiminut väärin, ja tämä versio hyväksyttiin lopulta viralliseksi versioksi.
Hytti oli lojunut meren pohjassa 38 vuotta noin 4 500 metrin syvyydessä, kun Curt Newportin johtama Oceaneering-yhtiö etsi sitä ensin ja nosti sen sitten pintaan syvänmeren tutkimusrobottisukellusaluksilla osana Discovery Channel -televisioverkoston sponsoroimaa tutkimusretkeä. Oceaneeringin kolme aiempaa yritystä paikantaa matkustamo Challenger-avaruussukkulan hylyn talteenottoa varten kehitetyn teknologian ja NASA:n tietojen avulla epäonnistui vuosina 1987, 1992 ja 1993. Newport sai myöhemmin Discovery Channel -televisioyhtiön rahoittamaan erillisen tutkimusretkikunnan, jonka ainoana tehtävänä oli avaruusaluksen etsintä ja talteenotto. Huhtikuun 1999 jälkipuoliskolla merelle lähtenyt retkikunta löysi suhteellisen ehjän ”hylyn” 1. toukokuuta 1999 ja toi sen pintaan 20. heinäkuuta 1999 (kuuhun laskeutumisen 30-vuotispäivänä). Kapseli kuljetettiin Kansasin kosmosfääri- ja avaruuskeskukseen näytteillepanoa varten.
Mercury-Atlas-6 oli ohjelman kolmas miehitetty avaruuslento ja ensimmäinen Yhdysvaltojen tekemä avaruusalus, jolla ihminen saatiin kiertoradalle. Lento oli myös kolmas kiertoratalentojen historiassa, sillä sitä edelsivät vain Juri Gagarin ja German Tyitov. Amerikkalaiselle yleisölle tämä kolmas sija oli myös takaisku, sillä se ei pystynyt ”kuromaan umpeen” Gagarinin toista avaruuskilpailun ykkössijaa, ja Tjitovin 17 kiertoradan ja yhden päivän lento osoitti näyttävästi, kuinka suuri ero Yhdysvalloilla oli. Jonkin aikaa ainoa toivo, joka pysyi julkisuudessa, oli heikko toivo kiertolennosta vuonna 1961, mutta tämä toivo kariutui, kun kiertolennon valmistelut jatkoivat lipsumistaan. Lennon avaintekijä, upouusi Atlas-raketti, joka oli ainoa Yhdysvalloissa, joka kykeni kiihdyttämään 1,5-2 tonnin painoista esinettä ensimmäiseen kosmisiin nopeuksiinsa, oli erittäin epäluotettava, ja testilentoja vaivasi sarja epäonnistumisia, jotka estivät NASA:ta hyväksymästä ensimmäistä elävää ihmiskoetta. Mercury-Atlas-1 räjähti testilentojen sarjassa lennon 58. sekunnissa, mikä johtui oletettavasti raketin rakenteellisesta heikkoudesta, ja Mercury-Atlas-2 korvasi epäonnistumisen onnistuneella lennolla. Myöhemmin rakenteellisesti vahvistettu Atlas-raketti epäonnistui jälleen Mercury-Atlas-3:ssa, ja se jouduttiin laukaisemaan kauko-ohjatusti ohjausjärjestelmän vian vuoksi. Mercury-Atlas-4 oli onnekkaampi, ja robottiavaruusaluksen kanssa Mercury-kapseli kiersi maapallon kiertoradan.
NASA päätti, että huonon luotettavuuden vuoksi ohjelmaan oli sisällytettävä vielä yksi koelento ennen kuin ihminen päästettiin koneeseen: apinaa käytettiin simuloimaan ihmisen lentoa. Mercury-Redstone-2:n mallin mukaan, kun Ham-simpanssi lensi ja ratkaisi tehtäviä, Enos-niminen urossimpanssi koulutettiin suhteellisen monimutkaiseen tehtävään, ja se laukaistiin 29. marraskuuta 1961 Mercury-Atlas-5:llä. Testi onnistui hyvin, vaikka ohjausjärjestelmässä ilmenneen vian vuoksi avaruusalus jouduttiin laskemaan alas toisen kiertoradan lopussa kolmen kiertoradan sijasta. NASA:n johto nimesi John Glennin vara-astronautiksi kahteen avaruushyppyyn (Scott Carpenter nimettiin vara-astronautiksi tälle lennolle). Glenn käytti etuoikeuttaan ja valitsi kutsumerkin Friendship 7, ja näin hän valitsi avaruusaluksen nimen.
Useiden viivästysten jälkeen laukaisu tapahtui 20. helmikuuta 1962 klo 9:47:39 (14:47:39 UTC) Floridan aikaa. Tällä kertaa Atlas toimi täydellisesti, ja avaruusalus oli 159×265 kilometrin ellipsinmuotoisella kiertoradalla, lähes täsmälleen suunnitelmien mukaisesti. Glennin tehtävänä oli seurata instrumentteja, tarkkailla Maan pintaa, suorittaa erilaisia kehon liikkeitä ja visuaalisia havaintoharjoituksia sekä ohjata avaruusalusta käsin. Ensimmäisellä kiertoradalla avaruusalus toimi täydellisesti, mutta kiertoradan lopussa ilmeni pieni ongelma: yksi ohjaussuihkuista alkoi toimia huonosti, ja Glenn joutui aika ajoin kompensoimaan sitä manuaalisesti. Lisäksi havaittiin Perthin kaupunki Australiassa, ja salaperäisiä kipinöitä (Glenn kutsui niitä ”tulikärpäsiksi”) ilmestyi avaruusaluksen ympärille Tyynen valtameren yllä (ilmiö selvitettiin vasta paljon myöhemmin, ja ne olivat jääpalat, jotka muodostuivat jäätyneen sohjon irtoamisesta avaruusaluksen seinämistä auringonvalon vaikutuksesta, ja jotka loistivat kirkkaasti auringonvalossa kipinöiden tavoin). Ensimmäisen kiertoradan lopussa mittari osoitti, että lämpösuoja ei ollut kiinteässä asennossa ja että se olisi voinut irrota jarrutuksen aikana paluuta varten. Siitä lähtien valvonta toimi ongelman ratkaisemiseksi.
Toinen ja kolmas kierros olivat samanlaisia kuin ensimmäinen, ja niissä tehtiin visuaalisia havaintoja ja kompensoitiin manuaalisesti viallisen suuttimen aiheuttama taipuma. Jatkuva vastapäivystys kulutti kuitenkin liikaa polttoainetta, ja jonkin ajan kuluttua avaruusalus jäi ajelehtimaan. Kolmannen kiertoradan lopussa oli aika laskeutua. Ohjaus ohjeisti Glenniä olemaan irrottamatta niin sanottua laskeutumispakettia (jarrurakettipaketti, joka oli kiinnitetty nahkahihnoilla lämpösuojaan), vaan jättämään sen paikalleen, kunnes paluun aiheuttama lämpö polttaisi ja irrottaisi sen, jolloin lämpösuoja pysyisi kiinni mahdollisimman pitkään, kun ilmavoimat pystyisivät pitämään sen paikallaan. Ratkaisu toimi, Glenn osoitti sujuvan laskeutumisen huolimatta huolista, joiden mukaan avaruusalus ei onnistunut vakauttamaan laskeutumista ennenaikaisen polttoaineen loppumisen vuoksi ja Friendship 7 huojui huomattavasti suunniteltua enemmän. Avaruusalus laskeutui lopulta Atlantin valtamereen Turks- ja Caicossaarten lähelle, 64 kilometrin päähän suunnitellusta laskeutumispaikasta, 4 tunnin 55 minuutin 23 sekunnin lennon jälkeen. Avaruusalus otettiin hävittäjä USS Noa -alukselle.
Lennon jälkeen presidentti John F. Kennedy myönsi Glennille ansiomitalin.
Mercury-Atlas-7 oli NASAn neljäs lento, jossa oli ihminen aluksella, ja toinen lento, jolla avaruusalus lensi Maan kiertoradalle ja teki kolme kiertorataa. Vostok-1:n ja -2:n sekä Mercury-Atlas-6:n myötä oli jo päätetty, että avaruuskilpailu ensimmäisen astronautin lähettämisestä avaruuteen oli päättynyt Neuvostoliiton hyväksi, mutta Yhdysvallat halusi jatkaa ohjelmaa, osittain todistaakseen, että ensimmäinen amerikkalainen kiertoratalento ei ollut sattumaa, ja osittain hankkiakseen kokemusta, jota tarvittiin kaikkien aikojen korkeimpaan tavoitteeseen, Kuuhun, pääsemiseksi. Joka tapauksessa lennon tarkoitusta muutettiin siten, että astronautin oli määrä suorittaa kolmen kiertoradan aikana enemmän tieteellisiä tehtäviä, toisin kuin Glennille suunnitellut tekniset havainnot ja tehtävät. Vastaperustettu ad hoc -komitea ”Ihminen avaruudessa -ohjelman tieteellisiä tehtäviä ja koulutusta varten” suunnitteli astronautille viisi uutta tehtävää: värillisen ilmapallon vapauttaminen avaruusaluksesta, joka lensi lennon aikana kiinnitettynä Merkuriukseen, nesteen käyttäytymisen tarkkailu suljetussa pullossa painovoiman ulkopuolella, valomittarin käyttö valon välähdyksen havaitsemiseksi Maan pinnalla, meteorologisten valokuvien ottaminen käsikameralla ja ilmakehän hehkun tutkiminen. Tehtäviin tehtyjen muutosten lisäksi myös avaruusalusta muutettiin: painon säästämiseksi poistettiin joitakin laitteita, jotka osoittautuivat tarpeettomiksi ylisuojiksi tai jotka eivät enää tuottaneet lisätietoa aiempiin lentoihin verrattuna, ja laskeutumispaketin johdotusta muutettiin, jotta vältettäisiin Mercury-Atlas-6:n aikana koetun ongelman toistuminen, kun koko lennon ajan arveltiin, että Glennin lämpösuoja saattaisi irrota ennenaikaisesti ja avaruusalus palaisi ilmakehään astuessa.
Maaliskuussa 1962 ilmeni odottamaton komplikaatio, joka koski lennolle määrätyn astronautin henkilöä. Seuraava astronautti, joka nimitettiin lennolle, oli Deke Slayton, jonka Robert Gilruth nimesi julkisesti lehdistötilaisuudessa 29. marraskuuta 1961. Aiemmin Slaytonilla oli kuitenkin diagnosoitu sydänsairaus nimeltä idiopaattinen kammiovärinä, josta lääkärit jakoivat mielipiteitä, mutta monivaiheisen tutkimuksen päätteeksi sen ei katsottu olevan esteenä astronauttitoiminnalle. Vuoden 1962 alussa NASA:n päällikkö James Webb määräsi kuitenkin uuden tutkimuksen, joka tuotti jälleen ristiriitaisia lääketieteellisiä lausuntoja, mutta Webb hyväksyi Yhdysvaltain huippulääketieteen asiantuntijoista koostuvan kolmihenkisen paneelin lausunnon, jonka mukaan Slaytonin laukaiseminen avaruuteen ei ollut turvallista, ja 15. maaliskuuta 1962 tehtiin päätös korvata alun perin nimitetty astronautti. Mielenkiintoista on, että hänen tilalleen ei tullut virallisesti nimitetty varamies Wally Schirra vaan Glennin entinen varamies Scott Carpenter.
Avaruusalus, joka sai matkustajaltaan nimen Aurora 7, laukaistiin Cape Canaveralin laukaisualustalta 14 24. toukokuuta 1962 klo 7.45:16 paikallista aikaa (12.45:16 UTC). Carpenter teki kolme kiertorataa, suoritti aiemmin suunniteltuja kokeita ja testasi uudenlaista astronauttien ruokaa. Useat kokeet epäonnistuivat (pilvet estivät pinnalta laukaistujen kevyiden rakettien havainnoinnin, ilmapallokokeen ilmapallo ei täyttynyt kunnolla ja sen köysi sotkeutui avaruusalukseen), ja uusi ruoka ei läpäissyt testejä hyvin, sillä se mureni, mikä olisi voinut aiheuttaa ongelmia painottomuudessa. Carpenterilla oli myös ongelmia avaruusaluksen käsittelyssä. Tehtäviin varattu aika oli yleisesti ottaen tarpeellista lyhyempi, mikä johti astronautin kiireeseen, mikä puolestaan johti virheisiin. Hän aktivoi ohjausjärjestelmän tarpeettomat tilat ja jätti sitten järjestelmät rinnakkain toimimaan, mikä kulutti tarpeettomasti polttoainetta. Tämän seurauksena polttoainetta kului paljon suunniteltua enemmän, mikä vaaransi ohjauksen paluun aikana.
Paluusta tuli lennon ongelmallisin osa. Paluun valmistelu alkoi avaruusaluksen oikealla asentamisella (operatiivisen suunnitelman mukaan ohjaamon oli oltava 34 asteen kulmassa), mutta Carpenter ei tehnyt tätä tarkasti, joten työntömoottorit eivät asettaneet Merkuriusta halutulle paraboliselle radalle, Lisäksi Carpenterin havainto aiemmin salaperäisiksi hehkuviksi hiukkasiksi luulluista hiukkasista ja niiden tunnistaminen avaruusaluksen kyljessä olleiksi jäätyneiksi roskiksi sai hänet viivyttämään jarrusytytyksen sytytystä, mikä vielä enemmän poikkesi lentoradasta suunnitellusta. Ilmakehäjarrutusvaihe sujui ongelmitta, mutta laskeutuminen oli kaukana suunnitellusta pisteestä. Carpenter laskeutui Atlantin valtamereen Turks- ja Caicossaarten lähelle, mutta 405 kilometrin päähän odotetusta laskeutumispaikasta. Radioyhteys astronauttiin katkesi laskeutumisen loppuvaiheessa, ja laskeutumista raportoinut lehdistö pelkäsi astronautin kadonneen. Kun laskeutumisesta oli kulunut 1 tunti 7 minuuttia, löydettiin sammakkomies, joka pudotettiin Carpenterille, joka oli sillä välin kiivennyt ulos avaruusaluksesta pienessä pelastuslautassa. Myöhemmin paikalle saapui helikopteri, joka poimi hänet ja avaruusaluksen ja vei astronautin USS Intrepid -emoalukselle 4 tuntia ja 15 minuuttia laskeutumisen jälkeen.
Lennon jälkeen Carpenterille myönnettiin NASA:n ansiomitali, mutta lennon arvioinnissa havaittujen virheiden vuoksi Carpenter ei saanut enää ehdokkuutta toiselle lennolle.
Mercury-Atlas-8 oli Mercury-ohjelman viides lento, jossa oli astronautti. Se oli myös kolmas lento, jolla avaruusalus saatiin onnistuneesti Maan kiertoradalle. Lento tunnetaan myös nimellä Sigma 7, koska avaruusaluksen komentaja (käyttäessään etuoikeuttaan) valitsi tämän radiokutsutunnuksekseen. Mercury-avaruusalus laukaistiin Cape Canaveralin laukaisualustalta 14 3. lokakuuta 1962 astronautti Wally Schirra, laivaston lentäjä ja Original Seven -ryhmän jäsen, mukanaan.
Lento kesti 9 tuntia 13 minuuttia 11 sekuntia, ja se teki kuusi maapallon kiertorataa. Tämä oli periaatteessa kaksinkertainen suoritus kahteen edelliseen Mercury-lentoon verrattuna, vaikka alkuperäinen suunnitelma oli seitsemän kiertorataa, mutta merellä tapahtuvaan käyttöön käytettävissä olevan pelastuskapasiteetin rajallisuuden ja siitä johtuvan optimoinnin vuoksi lopullinen lentosuunnitelma supistettiin kuuteen kiertorataan. Avaruusalus lensi 285×153 kilometrin kokoisella ellipsinmuotoisella kiertoradalla, ja se kiersi jokaisen kierroksen 89 minuutissa.
NASA kehitti Schirraa varten sarjan operaatioita, joiden päätavoitteena oli säästää mahdollisimman paljon polttoainetta manöövereissä. Tätä varten avaruusalus ajelehti paljon ilman korjausta (Schirran sanoin ”simpanssimoodissa”), ja kun astronautti ohjasi työntövoimia käsin, päätavoitteena oli mahdollisimman taloudellinen toiminta. Suurimman osan matkasta testattiin avaruusaluksen automaattista ohjausjärjestelmää. Sillä välin astronautti suoritti tähtien sijaintiin perustuvia navigointikokeita. Schirran avaruuspuvun lämpötilan säätöön liittyviä alkuongelmia lukuun ottamatta toiminta sujui täydellisesti, ja avaruusalus kuluttikin vähemmän polttoainetta kuin millään aiemmalla lennolla.
Lento päättyi ensimmäiseen laskeutumiseen Tyynelle valtamerelle (lähelle päivämäärän rajaa Midwayn saarilla). Ensimmäinen pidempikestoinen Yhdysvaltain avaruuslento oli myös ensimmäinen Merkuriuksen laskeutuminen, joka arvioitiin laskeutumisen jälkeisessä analyysissä virheettömäksi kaikilta yksityiskohdiltaan. Laskeutumisen jälkeen Schirra sai presidentin myöntämän ansiomitalin,
Mercury-Atlas-9 oli Mercury-ohjelman viimeinen lento 15. toukokuuta 1963. NASA ylitti ensimmäistä kertaa yhden päivän aikarajan lennolla, joka kesti lopulta 34 tuntia 19 minuuttia 49 sekuntia ja kiersi maapallon 22 kertaa. Faith 7 -avaruusaluksen matkustajana oli Gordon Cooper – viimeinen alkuperäisviikkojen astronautti, joka ei ollut vielä lentänyt ja jolla ei ollut terveysongelmia – joka oli ratkaissut useita ongelmia ja saavuttanut mallilennon. Tehtävä oli pidempi kuin kaikki aiemmat Mercury-lennot yhteensä.
Avaruusaluksen valmistajan McDonnellin oli tehtävä siihen pieniä muutoksia, jotta se täyttäisi pidennetyn lentoaikansa vaatimukset. NASA oli alun perin suunnitellut 18 kiertoradan mittaista lentoa, mutta kuusi kuukautta ennen laukaisua päätettiin lähettää avaruusalus ja sen matkustaja 22 kiertoradan mittaiselle lennolle. Gordon Cooper (ja Alan Shepard hänen varamiehenään) määrättiin sitten lennolle. Laukaisu tapahtui lopulta 15. toukokuuta 1962, kun laukaisuyritystä oli lykätty 14. toukokuuta. Kiertorata oli täydellinen, ja sen jälkeen seurasi tieteellinen ohjelma, nanosatelliitin kiertorata, valonlähteiden havainnointi sen päällä tai eri puolilla maapalloa, säteilymittaukset, lääketieteelliset mittaukset ja meteorologiset valokuvat. Cooper oli myös ensimmäinen amerikkalainen, jonka piti nukkua lennon aikana, mikä ei mennyt sujuvasti astronauttina olemisen jännityksen vuoksi.
Lennon monimutkaisin vaihe tapahtui noin 19. kiertoradalla, kun jotkin avaruusaluksen järjestelmät alkoivat pettää. Tämän seurauksena Cooper menetti kykynsä suorittaa automaattinen ohjattu paluu ja joutui suorittamaan laskeutumisen itse käsinohjauksella (käsinohjausmenetelmä oli verrattomasti epätarkempi kuin automaattinen, mikä aiheutti vaarallisen tilanteen). Tästä huolimatta Cooper suoritti täydellisen laskeutumisen Tyyneen valtamereen lähelle häntä pelastamaan lähetettyjä pelastusryhmiä.
Mercury-ohjelman arvovaltatappio oli lopullisesti täydellinen, sillä tämä lento edusti ohjelman huippusuoritusta, kun taas Neuvostoliitto oli jo laukaissut Vostok-3:n 11. elokuuta 1962 ja Vostok-4:n päivää myöhemmin, jotka olivat suorittaneet samanaikaisella lennolla 65 ja 48 kiertorataa, mikä oli huomattavasti heikompi suoritus kuin Mercury-avaruusaluksen ja -astronauttien suoritus.
Merkurius-ohjelman ymmärtämiseksi ja sen suorituskyvyn arvioimiseksi Vostok-ohjelma on vertailukohtana. Samalla kun presidentti Eisenhower julisti satelliitin Yhdysvaltain kansainvälisen geofysikaalisen vuoden vetonaulaksi, hän käynnisti myös omituisen kilpailun amerikkalaisen ja neuvostoliittolaisen huipputeknologian välillä. Satelliittien osalta neuvostoliittolaiset laukaisivat jatkuvasti merkittäviä avaruuslaitteita (ensimmäinen satelliitti, ensimmäinen elävä olento, ensimmäinen luotain, joka saavutti Kuun jne.), kun taas amerikkalaiset jäivät jälkeen neuvostoliittolaisista saavutuksista. Mercury-ohjelman tarkoituksena oli kääntää tämä tilanne päinvastaiseksi, ja se sai kilpailijan Neuvostoliiton Vostok-ohjelman muodossa (vaikka Neuvostoliitto valmisteli Vostok-ohjelmaa täysin salassa, sen nimeä tai sen odotettua suorituskykyä ei julkistettu).
Mutta kilpajuoksussa ensimmäisen ihmisen lähettämisestä avaruuteen amerikkalaiset hävisivät jälleen Mercuryn ponnisteluista huolimatta. 12. huhtikuuta 1961, kun valmistelut ensimmäiseen Mercury-avaruushyppyyn olivat jo pitkällä, Neuvostoliitto laukaisi Vostok-1-avaruusaluksen kiertoradalle maailman ensimmäisen astronautin, Juri Gagarinin, kyydissä. Vostok-1:n yhden kiertoradan matka ylitti myös reilusti Yhdysvaltain suborbitaalisen avaruuslentokyvyn ylärajan, ja heti ensimmäisellä (ilmoitetulla) yrityksellä neuvostoliittolaiset tekivät kiertoratalennon. Amerikkalaisten tavoite lähettää ensimmäinen ihminen avaruuteen oli jälleen menetetty, ja ennen kuin yleisö ehti nähdä Mercury-tiimin onnistuneen, Neuvostoliitto oli jälleen kerran niittänyt ensimmäisten voittoa.
Gagarinin lennon jälkeen neuvostoliittolaiset tekivät suurella vaivalla Alan Shepardin ja Gus Grissomin vähäiset avaruushypyt, ja 6. elokuuta 1961 neuvostoliittolaiset laukaisivat avaruuteen Vostok-2:n, jonka kyydissä oli German Tyitov, joka kiersi avaruudessa yli vuorokauden. Elokuun 11.-15. päivänä 1962 Mercury-ohjelma sai uuden iskun kilpailijaltaan, kun ensin laukaistiin Vostok-3 ja pian sen jälkeen Vostok-4, ja Andrijan Nikolajev ja Pavel Popovitš suorittivat maailman ensimmäisen samanaikaisen avaruuslennon, jolloin kaksi avaruusalusta oli 5 kilometrin päässä toisistaan. Lisäksi nämä kaksi neuvostoliittolaista astronauttia viettivät avaruudessa 3 ja 4 päivää, mikä oli ylivoimaisesti parempi kuin Tyitovin avaruusennätys, kun Mercury-ohjelma oli tuolloin kolmannella kiertoradallaan, John Glennin ja Scott Carpenterin muutaman tunnin lennolla. Mercury-ohjelma saavutti huipentumansa 15. toukokuuta 1963 Gordon Cooperin lennolla, joka kesti avaruudessa puolitoista päivää, mutta neuvostoliittolaiset keksivät vielä suuremman avaruussensaation kuukautta myöhemmin: vuonna 1963 Mercury-ohjelma saatiin päätökseen ensimmäisillä amerikkalaisilla astronauteilla, Scott Glennillä ja John Lennartilla. Neuvostoliitto laukaisi 14. kesäkuuta 1963 Vostok-5:n, jossa oli mukana Valeri Bikovski, mikä ei sinänsä olisi ollut suuri saavutus, mutta kaksi päivää myöhemmin se laukaisi Vostok-6:n, jossa oli mukana Valentyina Tjershkova, maailman ensimmäinen naisastronautti. Nämä kaksi astronauttia lensivät avaruudessa 3 ja 5 päivää (3 päivää samanaikaisesti), mikä pidensi entisestään avaruuslentojen kestoennätystä.
Edellä esitetyn perusteella Mercury-ohjelma ei ole saavuttanut tavoitettaan, ja se on jäänyt täysin kilpailijansa, Neuvostoliiton Vostok-ohjelman jalkoihin.
Lue myös, elamakerrat – Anish Kapoor
Mercury-Atlas-10
Ohjelman aikana ei ollut ennalta määriteltyjä lentosuunnitelmia, mutta resurssien jakamisen (rakettien ja avaruusalusten valmistus ja osoittaminen tietyille lennoille) aikana suunniteltiin myös kahdeksatta (tai kuudetta, jos otetaan huomioon vain kiertoratalennot) lentoa, joka nimettiin Mercury-Atlas-10:ksi. Valmistajan McDonnellin 15-sarjan avaruusalus oli tarkoitettu pitkäkestoiselle lennolle – alun perin koko päivän – joka tarvittavien muutosten jälkeen saapui Cape Canaveraliin 16. marraskuuta 1962. Mercury-Atlas-8-lennon jälkeen pohdittiin, että Mercury-Atlas-10:n ja sen varakapselin, Mercury-Atlas-11:n, avulla olisi tehtävä samanaikainen lento, joka toimisi esikuvana neuvostoliittolaisten Vostok-3- ja Vostok-4-lentojen samanaikaisille lennoille. Tämä jäi kuitenkin vain ajatukseksi, ja lennon valmisteluita jatkettiin yksipäiväisenä, yksin suoritettavana lentona. Vuoden 1963 alussa esitettiin ajatus lennon pidentämisestä kolmeen päivään, lentäjän nimi oli epävirallinen, alkuperäisten viikkojen vuorottelu alkaisi alusta Alan Shepardilla, ja epäviralliset lähteet nimesivät lennon merkiksi Freedom 7 II.
Huhtikuussa 1963 Mercury-suunnitelmat kuitenkin muuttuivat, ja NASAn viestinnässä viitattiin yhä useammin Mercury-Atlas-9:ään ohjelman huipentumana. Toukokuun 11. päivänä 1963 NASA lopulta sulki toisen lennon kokonaan pois. Presidentti Kennedy jätti sitten asian NASA:n harkintaan, joka päätti lopulta kesällä 1963 olla tuhlaamatta resursseja uuteen lentoon ja keskittyä Gemini- ja Apollo-ohjelmiin.
Lue myös, elamakerrat – Georgia O’Keeffe
Gemini-ohjelma
Alun perin vuonna 1961, kun Mercury-ohjelma oli vielä alkuvaiheessa, NASA harkitsi ohjelman jatkamista, ja johto päätyi siihen, että yhden miehen kiertoratalentoja olisi jatkettava kahden miehen avaruusaluksella. Vuoden 1961 lopussa NASA:n avaruusalan työryhmän tehtäväksi annettiin kehittää suunnitelmia Mercuryn jälkeisiä avaruusohjelmia varten (erityisesti Apollo-ohjelma, kuun laukaisuohjelma) ja edustaa NASA:ta ilmailu- ja avaruustekniikan valmistajien kanssa avaruusajoneuvojen suunnittelussa. Tämä ryhmä loi siis teoreettisen perustan Mercuryn jälkeiselle seurannalle. Alkuperäiset suunnitelmat koskivat Mercury-avaruusaluksen jatkokehittämistä: työvuosina mahdollisesta uudesta ohjelmasta käytettiin nimityksiä ”kahden miehen Mercury”, ”parannettu Mercury”, ”Mercury Mark II” tai yksinkertaisesti ”Mark II”. Kuu-lennoilla esiin tuodut tarpeet, kuten avaruusalusten ohjattavuus, avaruustapaamiset ja telakoituminen, olivat kuitenkin niin suuri muutos, että niissä siirryttiin pois Merkuriuksen teknisiltä perustoilta ja luotiin täysin uusi perusta, mutta tietenkin hyödyntäen Merkuriuksesta saatuja kokemuksia. Ohjelma sai uuden nimen ja uuden teknisen sisällön NASAn unkarilaissyntyisen apulaisjohtajan Alex P. Nagyn ehdotuksesta. Avaruustyöryhmän johtaja Robert Gilruth ilmoitti 7. joulukuuta 1961 Gemini-ohjelmasta, joka oli Apollo-ohjelman valmisteluohjelma. Kahden ja puolen vuoden suunnittelun ja valmistelun jälkeen Gemini-1 laukaistiin miehittämättömällä koelennolla 8. huhtikuuta 1964.
lähteet
