W maju przyszłego roku czeka nas pól wieku od pierwszego załogowego lotu w ramach programu Merkury. W serii poniższych artykułów przypomnimy zatem historię programu od jego rozpoczęcia do zakończenia w 1963 roku. Wersję PDF całego artykułu można pobrać z wątku umieszczonego na Polskim Forum Astronautycznym.
Część pierwsza: Na linii startu
{jathumbnail off}Świat wkroczył w epokę kosmiczną, gdy 4 października 1957 roku w niebo nad stepami Kazachstanu, będącego wówczas republiką radziecką, wzbiła się rakieta balistyczna R-7, wynosząc w Kosmos metalową kulę o średnicy 58 cm, wyposażoną w cztery anteny nadawczo odbiorcze. Sputnik 1, jak nazwano ten obiekt, krążył wokół Ziemi przez 92 dni i spłonął w atmosferze 4 stycznia 1958 roku, a więc jeszcze przed wystrzeleniem przez Stany Zjednoczone Explorera 1, pierwszego amerykańskiego sztucznego satelity. Półmetrowa sferyczna konstrukcja zbudowana w ZSRR zapoczątkowała wielki wyścig kosmiczny, jaki rozegrał się pomiędzy dwoma supermocarstwami i jednocześnie dwoma biegunami zimnowojennego świata. Moskwa przodowała w tym biegu wynosząc wkrótce na orbitę pierwsze żywe stworzenie, a w 1959 roku dokonano trafienia Łuną 2 w tarczę Księżyca.
Rakieta kosmiczna z pojazdem Sputnik 2, który wyniósł na orbitę psa Łajka
Peter Gorin / The Soviet Union and the Space Race, 1945-1974 (NASA SP-2000-4408) by Asif A. Siddiqi
Amerykanie przegrali również kolejny etap kosmicznego wyścigu ze Związkiem Radzieckim. Oto rankiem 12 kwietnia 1961 roku z wyrzutni kosmodromu Bajkonur wzbiła się udoskonalona wersja Siemiorki, jak zwano potocznie rakietę R-7. Tym razem wyniosła ona na orbitę okołoziemską statek kosmiczny Wostok z pierwszym człowiekiem na pokładzie. Był nim oficer lotnictwa ZSRR, porucznik (awansowany w trakcie trwania misji na majora) Jurij Aleksiejewicz Gagarin. W czasie lotu trwającego 108 minut dokonał niepełnego okrążenia Ziemi, po czym wylądował w okręgu saratowskim, 25 km na południowy zachód od miasta Engels, w pobliżu wsi Smiełowka.
Jurij Gagarin
(Roscosmos)
W przegrywających wyścig Stanach Zjednoczonych myślano, mówiono i pisano na temat załogowych lotów w Kosmos jeszcze nim Sputnik 1 znalazł się na orbicie. W 1951 roku brytyjski pisarz i wizjoner Arthur C. Clarke wydał w Nowym Jorku The Exploration of Space, która stała się książką miesiąca. 22 marca 1952 roku na łamach magazynu Collier’s ukazała się pierwsza seria artykułów traktujących o podróżach kosmicznych. Rysunki techniczne wykonał sam Wernher von Braun – imigrant z Niemiec, wielbiciel prac Hermana Obertha i konstruktor rakiet serii Aggregat, w tym A-4 (jej bojowa wersja przeszła złowieszczo do historii jako V-2) – który również udzielił wywiadu w redakcji pisma. Konsultantami byli jeszcze inni specjaliści: amerykański astronom Fred Lawrence Whipple i dwaj Niemcy: autor książek o rakietach (Rockets – the Future of Travel Beyond the Stratosphere, 1944) i podoboju Kosmosu (The Conquest of Space, 1949) Willy Ley oraz Heinz Haber, pracujący dla Sił Powietrznych USA. Końcem roku tygodnik Time zamieścił artykuł dotyczący pomysłów von Brauna – budowy orbitalnej stacji kosmicznej, a także załogowych lotów na Księżyc i Marsa.
Szkic konstrukcyjny silnika rakietowego V-2
(Scott Lowther)
Lot Sputnika 1, a następnie Sputnika 2 z psem ‘łajka’ na pokładzie (listopad 1957) dał Amerykanom do zrozumienia, że rywal zza oceanu przygotowuje się do pierwszego wystrzelenia człowieka poza Ziemię.
29 lipca 1958 roku prezydent Stanów Zjednoczonych Dwight D. Eisenhower ogłosił National Aeronautics and Space Act, tworzący NASA (National Aeronautics and Space Administration) – Narodową Agencję Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej w miejsce istniejącego od 1915 roku NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) – Narodowego Komitetu Doradczego d.s. Aeronautyki.
Pierwszym administratorem nowej organizacji został Thomas Keith Glennan, zastąpiony na stanowisku już początkiem 1961 roku przez Jamesa Edwina Webba, który pełnił swą funkcję znacznie dłużej, bo przez siedem lat.
Administratorzy NASA Thomas Keith Glennan (po lewej) oraz James Edwin Webb
(NASA)
Agencja zaczęła formalnie działalność w dniu 1 października 1958 roku.
Już kilka dni później, 5 października ruszył szeroki program NASA o kryptonimie Man In Space. Jego pierwszy etap miał na celu jak najszybsze umieszczenie człowieka w przestrzeni kosmicznej, bezpieczne sprowadzenie pojazdu z astronautą na Ziemię, a także zbadania jak ludzki organizm znosi warunki panujące na orbicie okołoziemskiej, takie jak stan nieważkości. Projekt ten miał swoje korzenie we wcześniejszych planach U.S. Air Force, MISS (Man In Space Soonest) zakładających wysłanie pilota w rakiecie (Thor, potem Atlas) poza atmosferę, zanim uczyni to Związek Radziecki. W latach 1957 – 58 wybrano nawet kilku, którzy byli elitą oblatywaczy z bazy Edwards w Kalifornii: Neil A. Armstrong, Scott Crossfield, Iven C. Kincheloe, John B. McKay, Forrest S. Peterson, Joseph A. Walker, Alvin S. White, Robert M. White.
Według projektu NASA pojazdem miała być kapsuła balistyczna o kształcie ściętego stożka, z łukowatą w przekroju osłoną termiczną w postaci tzw. tarczy ablacyjnej, która zapobiegłaby spłonięciu statku kosmicznego w atmosferze ziemskiej, na skutek tarcia. Właściwości aerodynamiczne kapsuły ponadto zapewniały stabilne położenie przy końcowej fazie lotu kosmicznego. Autorem koncepcji, zastosowanej również w kolejnych załogowych projektach NASA, aż do czasu wejścia do służby wahadłowców Space Shuttle, był amerykański inżynier Maxime A. Faget, który zaprojektował w efekcie pierwszy statek kosmiczny po tej stronie oceanu.
Pierwszy etap załogowej eksploracji Kosmosu przez NASA otrzymał nazwę Project Mercury, na cześć rzymskiego boga handlu, kupiectwa… i złodziejstwa, który był również według wierzeń starożytnych, boskim posłańcem na usługach innych władców niebios. Merkury to również, jak wiadomo pierwsza z ośmiu planet Układu Słonecznego.
Zbudowany przez firmę McDonnel Aircraft Corporation statek kosmiczny był jednoosobowym pojazdem o masie ok. 1900 kg, wysokości 2,89 m i średnicy u podstawy 1,8 m. Pokryta była ona tarczą ablacyjną, do niej zaś przytwierdzony został zespół trzech silników na paliwo stałe, przy użyciu których wytracano prędkość ruchu po orbicie okołoziemskiej przed wejściem w atmosferę.
U szczytu kapsuły umieszczono kratownicową konstrukcję, na której przymocowano silnik rakietowy, również na paliwo stałe, mający na celu oddzielenie pojazdu kosmicznego od nosiciela, w przypadku jego awarii na wyrzutni i w fazie startu. W takiej sytuacji system ten odciągał statek na bezpieczną odległość, a następnie po wcześniejszym otwarciu spadochronu o średnicy 20 m, Mercury wodowałby na Atlantyku. Gdy zaś wszystko szło sprawnie, wieżyczka ratunkowa była odrzucana po osiągnięciu odpowiedniego pułapu. Koncepcję tą zastosowano również w programie księżycowym Apollo i w radzieckim, a następnie rosyjskim Sojuz. Mający zastąpić wkrótce amerykańskie wahadłowce statek kosmiczny Orion także ma być wyposażony w analogicznie działający system ratunkowy.
Projekt pojazdu załogowego Merkury wraz z systemem ratunkowym
(NASANASA/McDonnell Aircraft)
Wnętrze kapsuły było wyjątkowo ciasne. Astronauci żartowali sobie mówiąc, że do tego pojazdu się nie wsiada, ale go się „ubiera” lub też porównywali go do budki telefonicznej.
Schemat struktury wewnętrznej pojazdu załogowego Merkury
(NASA/McDonnell Aircraft)
A oto dlaczego: po zainstalowaniu przyrządów składających się z około 120 wskaźników, 55 przełączników, 30 bezpieczników, 35 dźwigni, profilowanego fotela oraz przyborów dla tej jednoosobowej załogi, pozostawał zaledwie 1 metr sześcienny wolnej przestrzeni. Nad głową pilota, począwszy od lotu załogowego Mercury – Redstone 4, znajdowało się okienko o kształcie trapezu i polu widzenia od 30 do 33˚, wykonane z kilku warstw 7 i 3,5 mm grubości szkła kwarcowego. We wcześniejszych wersjach kapsuła posiadała dwa niewielkie, okrągłe iluminatory po bokach pojazdu. Dodatkowo, do celów obserwacyjnych statek kosmiczny wyposażono w wysuwany peryskop.
Schemat rozmieszczenia instrumentów pokładowych w kapsule Merkury
(NASANASA/McDonnell Aircraft)
Problem pojawił się jednak przy doborze rakiety, mającej wynosić pojazd w przestrzeń kosmiczną. Jedynym, będącym w stanie wykonać to zadanie był międzykontynentalny pocisk balistyczny Atlas D, służący amerykańskim siłom zbrojnym do przenoszenia głowic jądrowych. Niestety była to wyjątkowo zawodna konstrukcja. Od pierwszego wzlotu w 1957 do 1962 roku aż 36% prób tej rakiety kończyło się poważną awarią lub katastrofą. Do czasu podniesienia poziomu bezpieczeństwa startów przy użyciu Atlasa, amerykańska agencja kosmiczna była zmuszona używać do misji załogowych innej rakiety, a mianowicie skonstruowanego przez Wernhera von Brauna, na bazie doświadczeń z A-4 (V-2) pocisku średniego zasięgu Redstone.
Pocisk rakietowy ICBM SM-65 Atlas
(US Air Force)
Przy pomocy tej rakiety, która zasłynęła jako pierwszy (nie licząc bombowców strategicznych lotnictwa USA) amerykański nosiciel głowic nuklearnych, można było wynieść pojazd Mercury nie na orbitę okołoziemską, a jedynie na suborbitalny tor balistyczny. W czasie takiego kilkunastominutowego lotu pilot mógł odczuwać stan braku ciążenia przez około 1/3 całej podróży.
Loty miały odbywać się z położonego na wyspie Merrit na Florydzie przylądka Canaveral, gdzie powstał pierwszy i najważniejszy aż po dziś dzień amerykański kosmodrom. Jego początki sięgają 1949 roku, gdy na wniosek ówczesnego prezydenta Stanów Zjednoczonych, Harry’ego S. Trummana powstałą baza wojskowa, gdzie testowano rakiety. O dość odludnej lokalizacji zdecydowało nadmorskie położenie, gdzie można było prowadzić badania nie narażając ludności cywilnej.
Pozostała jeszcze kwestia, kto poleci. Cywil czy wojskowy.
CDN…
