Mercury-Programm

Zusammenfassung

Das Mercury-Programm war das erste bemannte Raumfahrtprogramm der Vereinigten Staaten. Das Programm wurde von der NASA zwischen 1959 und 1963 durchgeführt und umfasste zwanzig automatische Testflüge mit oder ohne Menschen und sechs Flüge mit Astronauten im Weltraum. Das Hauptziel des Programms bestand darin, zum ersten Mal in der Welt einen Menschen ins All zu bringen und die Sowjetunion im Wettlauf um die Raumfahrt zu überholen. Die Ziele wurden später geändert, als die Sowjets mit dem Wostok-Programm die Führung übernahmen und Präsident John F. Kennedy das Apollo-Programm ankündigte.

Das Programm begann im Oktober 1958 mit der ersten informellen Ankündigung des Arbeitsbeginns (noch innerhalb der NASA) am 7. Oktober 1958 durch T. Keith Glennan, Direktor der neu gegründeten Raumfahrtbehörde, und der offiziellen Ankündigung an die amerikanische Öffentlichkeit am 17. Dezember 1958.

Unmittelbar nach der internen Bekanntgabe des Programms wurden die Anforderungen an die Ausrüstung, die Infrastruktur und die künftigen Astronauten festgelegt, die Zulieferer für das Programm ausgewählt (nach amerikanischem Vorbild wurde die Ausrüstung von privaten Unternehmen auf Vertragsbasis entwickelt und hergestellt) und der Zeitplan für die Testflüge festgelegt. Zwei Hauptflugarten waren geplant: suborbital und orbital. Auch die Hardware für die beiden Arten der Raumfahrt wurde ausgewählt. Für beide Flugprofile wurde das neu entwickelte McDonnell Mercury-Raumschiff ausgewählt, die Redstone-Rakete für suborbitale Flüge und die Atlas-Rakete für orbitale Raumflüge.

Das Hauptziel des Programms wurde nicht erreicht, denn der erste Astronaut der Welt war Juri Gagarin an Bord von Wostok-1 am 12. April 1961 – die NASA brachte also nicht den ersten Menschen ins All – und Alan Shepard, der am 5. Mai mit Mercury-Redstone-3 ins All startete, wurde nicht der erste Mensch, sondern nur der erste Amerikaner, der ins All flog. Später, am 20. Februar 1962, unternahm John Glenn mit Mercury-Atlas-6 den ersten Orbitalflug (in der öffentlichen Wahrnehmung der erste „echte Raumflug“). Es folgten drei weitere Flüge, deren Höhepunkt die Mercury-Atlas-9 von Gordon Cooper am 15. Mai 1963 war.

Bereits nach dem ersten bemannten Flug wurde das Mercury-Programm in ein Weltraum-Erfahrungsprogramm zur Vorbereitung der Mondlandung umgewandelt, das, nachdem es seine Aufgaben erfüllt hatte, im Gemini-Programm fortgesetzt wurde.

Das Wettrennen im Weltraum und der Kalte Krieg

Nach dem Zweiten Weltkrieg waren die ehemaligen alliierten Mächte und die sie umgebenden Länder in zwei politischen Blöcken vereint, was zu einer politischen und militärischen Konfrontation, dem so genannten Kalten Krieg, führte. Diese Konfrontation konnte jedoch nicht mit direkten militärischen Mitteln beigelegt werden, zum einen wegen der Erinnerung an die Verwüstungen des Krieges, zum anderen wegen der Bedrohung durch Atomwaffen, und so nutzte jede Seite neben der Aufrüstung und der darauf basierenden Abschreckung sowie dem Eingreifen in kleinere lokale Kriege jede Gelegenheit, um die Führung und Überlegenheit ihres Landes oder politischen Blocks zu betonen. Zu diesen Bereichen gehören sportliche und wissenschaftliche Leistungen. Als die technische Wissenschaft ein Entwicklungsstadium erreicht hatte, in dem die Erreichung des Weltraums keine Fiktion mehr war, kündigten die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion an, dass sie als erste versuchen würden, den Weltraum zu erreichen. Mit diesem Schritt war die Weltraumforschung bereits Teil des Kalten Krieges geworden, bevor sie überhaupt geboren war, ein Werkzeug des Kalten Krieges.

Am 29. Juli 1955 kündigte der amerikanische Präsident Dwight D. Eisenhower über seinen Sprecher an, dass sein Land im Rahmen des Internationalen Geophysikalischen Jahres einen Satelliten starten werde. In der Sowjetunion erließ daraufhin das Präsidium des Zentralkomitees der UdSSR am 8. August 1955 einen geheimen Beschluss, mit der Entwicklung von Satelliten zu beginnen. So begann das Wettrennen im Weltraum.

„Sputnik-Krise“

Das Internationale Geophysikalische Jahr lief vom 1. Juli 1957 bis zum 31. Dezember 1958, und die Vereinigten Staaten bereiteten sich darauf vor, mit dem Programm Vanguard die Ankündigung des Präsidenten zu erfüllen, den ersten Satelliten der Welt zu starten. Am 4. Oktober 1957 startete die Sowjetunion jedoch unerwartet und ohne vorherige offizielle Ankündigung vor den amerikanischen Versuchen Sputnik-1, das erste Weltrauminstrument der Welt. In den USA wurde dies fast als Kriegserklärung interpretiert (die eigentliche Botschaft der Sowjets, die den Satelliten in die Umlaufbahn brachten, war, dass wir jeden Punkt der Erde erreichen und bombardieren können, wenn wir ein Objekt um die Erde bringen können).

Die Gründung der NASA

Am 1. Oktober 1958 gründete Präsident Dwight Eisenhower per Dekret die National Aeronautics and Space Administration mit dem Ziel, die bis dahin zersplitterten und teilweise parallelen Raumfahrtentwicklungen zu bündeln und die USA in die Lage zu versetzen, so schnell wie möglich auf die sowjetischen Fortschritte zu reagieren. Das Ziel, das sich die NASA seit ihrer Gründung gesetzt hatte, bestand darin, die Sowjetunion zu überholen, indem sie als erste fortschrittlichere Raumfahrzeuge von der Sowjetunion aus startete, und auch ihren Rivalen zu überholen, indem sie einen Menschen ins All brachte.

Zuvor gab es in den USA eine staatliche Behörde für die Entwicklung der Luftfahrt, einschließlich Hochgeschwindigkeitsflug und Raketentechnik, und seit November 1957 auch für die Raumfahrtforschung, die NACA, die bei ihrer Gründung das Rückgrat der NASA bildete, doch in die neue Organisation flossen auch die Forschungsergebnisse, das Personal und die Ausrüstung sowie die Haushaltsmittel der von der Armee, der Marine und den Universitätswerkstätten durchgeführten Experimente ein. Die Raumfahrtabteilung der NACA war das Special Committee on Space Technology, auch bekannt als Stever Committee, nach seinem Vorsitzenden, mit Namen wie Wernher von Braun, dem späteren Konstrukteur der Mondrakete, Robert Gilruth, dem späteren Direktor der bemannten Raumfahrtabteilung der NASA, und Abe Silverstein, dem Erfinder des Wasserstoff-Sauerstoff-Antriebssystems. Diese Gruppe von Experten gilt als Kernstück der neuen Raumfahrtabteilung der Agentur.

Eine neue Organisation wurde benötigt, weil die Technologie, die benötigt wurde, um den Weltraum zu erreichen, eine streng geheime Militärtechnologie war, die der Öffentlichkeit nicht offenbart werden durfte, und daher eine zivile staatliche Organisation benötigt wurde, die die militärische Fähigkeit demonstrieren konnte, ohne ihren militärischen Charakter zu enthüllen. Die Gründung der Raumfahrtbehörde mit der NACA und anderen militärischen Programmen als Vorläufer kann eher als Prozess denn als Neuanfang betrachtet werden, da die Hauptaufgaben und die Zuweisung von Personal- und Sachmitteln bereits zwischen dem Inkrafttreten des Nationalen Luft- und Raumfahrtgesetzes im Juli 1958 und der offiziellen Aufnahme der Tätigkeit am 1. Oktober 1958 festgelegt worden waren.

Als die NASA gegründet wurde, hatten Explorer-1 (und etwas später Vanguard-1) die Herausforderung von Sputnik-1 und Sputnik-2 erfolgreich gemeistert, und der nächste logische Schritt war, einen Menschen ins All zu bringen. In der NACA und anderen militärischen Organisationen wurde bereits an der theoretischen Grundlage dafür gearbeitet, und durch die Bündelung und Integration des Fachwissens, der Arbeitsmaterialien und der finanziellen Mittel wurden diese separaten Arbeitsmaterialien sehr schnell zu einem einzigen Konzept geschmiedet.

Eines der bedeutendsten Projekte, die in der neuen Raumfahrtbehörde aufgegangen sind, war das Projekt „Man in Space Soonest“ der Air Force, das darauf abzielte, einen Menschen in den Weltraum zu bringen, aber bis zu seinem Zusammenschluss mit der NASA wurden in den meisten Bereichen (z. B. beim Konzept eines möglichen Raumfahrzeugs oder bei möglichen Flugprofilen) nur Hypothesen von den Ingenieuren der Air Force und der NACA aufgestellt. Die größten Fortschritte wurden bei der Festlegung der Anforderungen an den Astronauten erzielt, so dass acht Kandidaten für künftige Flüge ausgewählt wurden:

Später wurde die Auswahl dieser Kandidaten gestrichen und neue Astronauten wurden nach neuen Kriterien und einem neuen Auswahlsystem rekrutiert, aber die Initiative „Man in Space Soonest“ bildete eine gute Grundlage für das Mercury-Programm (interessanterweise flogen nur zwei der acht ausgewählten Kandidaten schließlich ins All): Neil Armstrong als Kommandant von Gemini-8 und Apollo-11 und Joseph Walker während der suborbitalen Flüge des X-15-Programms).

Auch wenn es den Anschein hat, dass die meisten raumfahrtbezogenen Initiativen (wie z. B. der „Man-in-space-soonest“, die Programme der ARPA-Agentur oder die X-15) außerhalb der NACA entstanden sind, so ist dies eher darauf zurückzuführen, dass das Militär und die mit ihm verbundenen Agenturen selbst für das Budget und die Projektorganisation zuständig waren, so dass ihre Programme dokumentiert waren, Namen hatten usw. Zur gleichen Zeit wurden auch innerhalb der NACA große Anstrengungen unternommen, und im Langley Space Center wurde an flügellosen Fahrzeugen (Raumfahrzeugen) in extremer Höhe geforscht, doch handelte es sich dabei größtenteils um Grundlagenforschung, die nicht auf einen konkreten Raumflug abzielte, sondern eher die Grundlagen für technische Möglichkeiten schaffen sollte. Später wurde Langley daher zum Ausgangspunkt für die konkrete Umsetzung der bemannten Raumfahrt auf dieser Wissensbasis.

Grundkonzept

Der Start des Mercury-Programms war – wie der Start der NASA selbst – kein Projekt, sondern ein bestehender Prozess, der in der neuen Organisation fortgeführt wurde und dann zu einem spezifischen Programm wurde, das einen Namen und eine Organisation erhielt. Der Kern des Programms geht auf den August 1958 zurück, als NACA-Direktor Hugh Dryden und Robert Gilruth, stellvertretender Direktor des Langley Flight Research Laboratory (später Langley Space Center), dem Kongress den Plan für eine Ein-Mann-Raumkapsel vorstellten, die in den Weltraum geschossen werden sollte, und einen Zuschuss von 30 Millionen Dollar beantragten. Im September schloss sich eine weitere staatliche Verteidigungsbehörde, die ARPA, dem Plan an und steuerte zusätzliche Entwicklungskapazitäten bei. Diese Zusammenarbeit bildete die Grundlage für das Programm:

Der Projektstart selbst war eher spontan als geplant und projektartig: Am 7. Oktober 1958 genehmigte Keith Glennan, der neu ernannte Leiter der NASA, bei einem Treffen mit einigen seiner Ingenieurskollegen die Planung eines bemannten Fluges. Die Handvoll Ingenieure fasste die Initiativen zusammen, die bereits von den Vorgängerorganisationen und -projekten der NASA in fragmentierter Form ergriffen worden waren. Die meisten Aktivitäten wurden daraufhin von der Geschäftsleitung eingeleitet, die zuvor informelle Prozesse formalisierte und in einen einzigen Strom kanalisierte. Kurz darauf, am 5. November 1958, wurde die Space Task Group gegründet, die nun zur NASA gehörte und die Idee auf organisierte Weise weiterführte (indem sie detaillierte Anforderungen festlegte).

Der erste Schritt bei der Konzeption war die Beantwortung der Frage „Wohin soll ich fliegen?“ und die Festlegung des Teils des Weltraums, in dem die in den Basisanforderungen definierte stabile 24-Stunden-Umlaufbahn um die Erde erreicht werden kann. Die untere theoretische Grenze (100 Kilometer Höhe) war bereits vor dem Start der ersten Satelliten aus den Berechnungen von Tódor Kármán bekannt, erfüllte aber nicht die Anforderungen für einen 24-Stunden-Flug, da die bremsende Wirkung der Atmosphäre zu groß war. Die NASA verfügte jedoch über konkrete experimentelle Daten aus der Auswertung der Daten des halben Dutzends Satelliten, die bis Ende 1958 gestartet worden waren, um die Umlaufbahn zu bestimmen. Die Space Task Group kam zu dem Schluss, dass eine Umlaufbahn mit einer durchschnittlichen Höhe von 160 Kilometern (100 Meilen) angemessen wäre (wobei sowohl Nähe als auch Länge innerhalb von ±40 Kilometern (25 Meilen) liegen sollten). Die Berechnungen basierten auf einer Raumkapsel mit einem Gewicht von 1 Tonne, da die in der Basislinie beschriebene Atlas-Interkontinentalrakete „die zuverlässigste verfügbare Trägerrakete zur Erreichung des Ziels“ war und diese Flugparameter gerade noch erreicht werden konnten.

Hinsichtlich der Anforderungen an die Trägerrakete und das Raumfahrzeug in den Basisanforderungen („die zuverlässigste verfügbare Trägerrakete“ und „eine ballistische Kapsel, die für einen hohen Luftwiderstand ausgelegt ist“) wurde das Konzept von Max Faget für einen „bloßen Atlas“ übernommen. Faget hatte seit 1946 innerhalb der NACA an Fragen des Raketenantriebs gearbeitet und war an der Entwicklung des X-15-Raketenflugzeugs beteiligt. Die X-15-Experimente wurden später im Rahmen des X-20 Dyna-Soar-Projekts (ein erstes Space-Shuttle-Konzept) unter Beteiligung von Faget fortgesetzt. Im November 1957 stellte der Konstrukteur seine Vision für einen möglichen bemannten Raumflug vor, in der er die vorhandenen militärischen ballistischen Raketen als Antriebsmittel ins Auge fasste, Feststoffraketen für den Wiedereintritt aus der Erdumlaufbahn vorschlug und das Raumfahrzeug als flügellose Kapsel für den ballistischen Flug skizzierte. Auf einer gemeinsamen Sitzung der NACA und der Air Force im Januar 1958 wurde Fagets Idee weiterentwickelt. Bei diesem Treffen wurde klar, dass ein Raketenantrieb erforderlich war, um den Weltraum zu erreichen, und da es sich bei der X-20 um ein militärisches Programm handelte, fiel die Wahl auf ICBMs, eine neuere Entwicklung. Von den in Frage kommenden Raketen war die Atlas-ICBM die leistungsstärkste, aber da selbst diese von den Ingenieuren als schwach angesehen wurde, wurde eine „abgespeckte“ Rakete mit einer zusätzlichen Oberstufe und natürlich ohne Sprengkopf und Startadapter einvernehmlich als geeignet für die Aufgabe akzeptiert. (Nebenbei bemerkt wurde im Rahmen des McDonnell-Projekts 7969, einem Ende 1957 in der McDonnell-Flugzeugfabrik auf eigenes Risiko gestarteten Projekt zur Entwicklung von Raumfahrzeugen, mit Hilfe von Fagets Beratern auch mit der Entwicklung einer möglichen Raumkapsel begonnen, die dem Konzept entsprechen sollte).

Obwohl dies nicht in den grundlegenden Anforderungen enthalten war, war die Space Task Group auch für die Festlegung der Anforderungen an die Insassen des Raumfahrzeugs verantwortlich. Zu diesem Zweck plante die Task Group zunächst die Einberufung einer Konferenz führender Vertreter der Industrie und des Militärs, an der auch einige Luftfahrtmediziner teilnehmen sollten, um eine Gruppe von 150 Astronautenkandidaten (auf der Grundlage der persönlichen Vorschläge der Vertreter) zu ermitteln. Zu diesem Zeitpunkt wurden auch die Auswahlmethode und die Kriterien für die Antragsteller entwickelt. Dazu wäre zunächst eine größere Gruppe von 150 Kandidaten angefragt worden, die unter Berücksichtigung flugmedizinischer Kriterien auf 36 reduziert worden wäre, und dann ein neunmonatiges Training, um aus diesen 36 Kandidaten 12 auszuwählen, von denen die besten sechs Astronautenkandidaten werden sollten. Ausgewählt werden sollten Männer im Alter zwischen 25 und 40 Jahren, mit einer Pilotenausbildung, unter 180 cm groß, in hervorragender körperlicher Verfassung und mit einem Universitätsabschluss in einem wissenschaftlichen Fach. Eine weitere Voraussetzung war die Bereitschaft, die mit der Versuchsfliegerei verbundenen Risiken einzugehen, schwierige körperliche Bedingungen zu ertragen und in der Lage zu sein, unter hohem Stress oder in Notsituationen schnelle und richtige Entscheidungen zu treffen. Ein entsprechender Entwurf wurde am 22. Dezember 1958 fertiggestellt, aber nicht genehmigt, und nach den Weihnachtsferien, am 28. Dezember 1958, entschied Präsident Eisenhower, dass der Bestand an Militärpiloten für den Kandidatenpool ausreichend sei und dass aus Gründen der nationalen Sicherheit nur die ausgewählten Piloten ausgewählt werden sollten. In der ersten Januarwoche 1959 legte die Space Task Group dem Pentagon die Kriterien vor, und die Auswahl der Kandidaten begann.

Flitterwochen

Eine der vielen Aufgaben der Space Task Group war es, dem Programm einen Namen zu geben. In den USA ist es üblich, Regierungsprogramme durch einen einprägsamen Namen zu kennzeichnen, der für die Öffentlichkeit, die Auftragnehmer und die Presse leicht zu merken ist. Im Spätherbst 1958 hatte die Space Task Group den wenig klangvollen Namen „Project Astronaut“ für das Programm gefunden. Einige führende Persönlichkeiten sahen in der Bezeichnung die Gefahr, dass die Rolle des Astronauten überbetont würde, während andere eine Rückkehr zum früheren Namenssystem wünschten. Abe Silverstein (Leiter der Raketenentwicklung) schlug Merkur, einen Gott der römischen Mythologie, als Namen vor. Der römische Gott (im Griechischen auch als Hermes bekannt) war eine Art etablierter Markenname in verschiedenen Bereichen (siehe Marke Ford), was ihn zu einer der den Amerikanern am meisten vertrauten mythologischen Figuren machte, und seine Bekanntheit und Beliebtheit machten ihn zu einem geeigneten Namen für das Programm. Außerdem passte er gut in das amerikanische Konzept, mythologische Namen in der Raketentechnik zu verwenden (Jupiter, der Erzgott – Jupiter-Rakete, Atlas, Titan, der die Erde auf seinen Schultern trägt – Atlas-Rakete, usw.). Am 26. November 1958 akzeptierten Keith Glennan und Hugh Dryden, zwei der obersten Führungskräfte der NASA, den Vorschlag, und der Name „Projekt Astronaut“ wurde durch „Projekt Mercury“ ersetzt.

Der Entwurf des Raumschiffs begann mit dem von Max Faget vorgeschlagenen Konzept des „nackten Atlas“. Ausgehend von den im Langley Space Center der NASA formulierten Grundsätzen erstellte die Space Task Group für den 20. Oktober 1958 eine Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen, die anschließend an potenzielle Hersteller verschickt wurde. Am 23. Oktober 1958 wurde ein Produktionsaufruf an 40 Fertigungsbetriebe verschickt, auf den 38 reagierten und Vertreter zur ersten Konstruktionssitzung am 7. November 1958 entsandten. Von den 38 Bewerbern bekundeten 19 ihr Interesse am Bau des Raumfahrzeugs und erhielten das Entwurfsdokument “S-6 Human Spacecraft Specification“. Bis zum 11. Dezember 1958 (dem Stichtag für die Abgabe der Angebote) war das Feld auf 11 Hersteller eingegrenzt.

Im Auswahlverfahren wurden schließlich zwei gleichrangige Bewerber, McDonnell Aircraft und Grumman Aircraft, in die engere Wahl gezogen. Die Entscheidung für einen der beiden wurde aus einem bestimmten Grund getroffen: Grumman war zu diesem Zeitpunkt der Gewinner mehrerer Ausschreibungen für Navy-Verträge, und die Space Task Group befürchtete, dass das Unternehmen nicht in der Lage sein würde, die Anforderungen mehrerer anspruchsvoller Entwicklungsprojekte gleichzeitig zu erfüllen und dass sich das Mercury-Raumschiff verzögern würde. So wurde das Recht zum Bau des Raumschiffs am 12. Januar 1959 an McDonnell Aircraft vergeben. Der Vertrag wurde am 5. Februar 1959 von James McDonnell, dem Präsidenten der Herstellerfirma, und am 12. Februar 1959 von Keith Glennan unterzeichnet. Darin verpflichtete sich der Hersteller zur Entwicklung, Herstellung und Lieferung von 12 Mercury-Raumkapseln an die NASA für einen Gesamtbetrag von 19 450 000 Dollar. Das Entwicklungstempo war so rasant, dass James McDonnell in einer Rede im Mai 1957 (vor dem Sputnik-1-Flug) den ersten Menschen im Jahr 1990 ins All schickte, d.h. er rechnete mit einer Entwicklung von mehreren Jahrzehnten, die in der Praxis zwei Jahre dauerte.

McDonnell erhielt von der NASA während der Ausschreibungsphase eine 50-seitige Studie, die die grundlegenden Konstruktionskriterien und Aspekte des Raumfahrzeugs enthielt (im Wesentlichen die Ergebnisse der Grundlagenforschung der NACANASA). Die Experimente der NACA zum Atmosphärenflug von Nuklearsprengköpfen wiesen den Weg zur Form des künftigen Raumfahrzeugs: Ein Körper, der mit hoher Geschwindigkeit in der Atmosphäre sinkt, erwärmt sich durch die Reibung der Luft, und die am besten geeignete Form zur Ableitung dieser Wärme ist eine gekrümmte Form, da ein solcher Körper bei hohen Geschwindigkeiten eine Stoßwellenfront vor sich erzeugt, die ebenfalls einen Großteil der Wärme ableitet. In den Jahren 1958-59 experimentierte Max Faget im Langley Space Centre mit dieser Form und entwickelte verschiedene Formen für eine zukünftige Raumkapsel, denen er Buchstabensymbole als Schritte in einer evolutionären Abfolge (ABC) zuordnete. Die McDonell erhielt im Wesentlichen die „C“-Version als Ausgangspunkt für die Konstruktion (später, während der eigentlichen Startversuche, wurde die „D“-Version entwickelt, die schließlich genehmigt wurde). Der erste Schritt in der Entwicklung war der Bau eines maßstabsgetreuen Modells aus Sperrholz und Pappe, an dem die Ingenieure die Positionierung der Systeme und die Anbringung des Fluchtturms entwerfen konnten.

Die Grundidee für den Bau der Kapsel war so einfach wie möglich: „Das einzige Ziel ist es, einen Menschen für kurze Zeit ins All zu bringen“. In der Praxis bedeutete dies, dass alles, was mit der Navigation, der Lebenserhaltung des Astronauten und dem Betrieb des Raumschiffs zu tun hatte, in einem einzigen Raum untergebracht werden musste. (Später, während der Flugphase, stellte sich in der Praxis heraus, dass dies eine planerische Sackgasse war, da die über mehrere Stellen der Kabine verteilten Systeme, der verfügbare Platz, die Verkabelung, das Chaos und der Ausfall eines Systems dazu führten, dass mehrere andere demontiert und für den Flug neu angeordnet werden mussten. Um dieses Problem zu lösen, und gerade wegen der negativen Erfahrungen mit dem Mercury-Raumschiff, wurde ab dem nächsten Raumfahrtprogramm, dem Gemini-Programm, die Philosophie der Zweiteilung des Raumschiffs in eine Kapsel und eine technische Einheit eingeführt).

Bei der Erfüllung des dritten Kapitels der Grundanforderungen, die zu Beginn des Programms festgelegt wurden, ergab sich das langwierigste Dilemma bei der Konzeption. Bereits Mitte der 1950er Jahre (als Atomsprengköpfe in Raketen eingebaut wurden) wurde deutlich, dass ein Objekt, das mit hoher Geschwindigkeit durch die Atmosphäre fällt, durch die Luftreibung einer enormen thermischen Belastung ausgesetzt ist. Die verschiedenen Streitkräfte haben unterschiedliche Lösungen für dieses Problem entwickelt: Die Armee experimentiert mit Verbundhitzeschilden aus hitzeverbrennenden, schmelzenden (aber hitzeableitenden) Materialien, die Luftwaffe mit Versionen aus hitzeabsorbierenden Materialien. Lange Zeit konnten sich die Experten der Space Task Group nicht entscheiden (der Vorteil des einen Materials war der Nachteil des anderen und umgekehrt), so dass sie beide Entwicklungsrichtungen offen ließen. Die Tests mit den beiden Arten von Hitzeschilden liefen bereits, als der konzeptionelle Fehler in der hitzeabsorbierenden Version entdeckt wurde: Der Hitzeschild aus hitzeabsorbierendem Material hätte während der letzten Landephase vom Raumschiff abgenommen werden müssen, da er bei der Landung extrem heiß geworden wäre, was für den Astronauten in der Kabine gefährlich gewesen wäre und bei der Landung auf dem Boden die Vegetation des Landeplatzes hätte entzünden können, und hätte vor der Landung abgenommen werden müssen. Bei einem dieser Abtrennungsversuche führte jedoch die Form des Schildes dazu, dass er sich nach der Abtrennung wie ein fallendes Blatt verhielt und die Kabine traf. Erschwerend kam hinzu, dass die Abtrennung des Hitzeschilds eine komplexere Konstruktion der Raumkabine erforderte. Daher gaben die Ingenieure diese Version schließlich auf und wählten im Frühjahr 1959 das Konzept eines schmelzenden Hitzeschilds.

Nach dem konzeptionellen Entwurf der Kabine wurde mit dem detaillierten Entwurf und der Erprobung der experimentellen Raumfahrzeugkomponenten begonnen. Die erste dieser Prüfungen waren Falltests der Kapsel. Dazu gehörten sowohl Freifall- als auch Absprungtests mit verschiedenen Fallschirmsystemen, bei denen mehr als hundert lebensgroße, mit Beton gefüllte Raumkapselmodelle auf dem Meer oder auf Landlandeplätzen abgeworfen wurden. Diese Falltests dienten der Entwicklung des optimalen Fallschirmbremssystems für die Landung.

Eine weitere Testreihe diente der Entwicklung der Rettungsrakete. Für den Fall eines Startunfalls planten die Konstrukteure eine Vorrichtung aus kleinen Raketen (und einer Gitterstruktur zu deren Befestigung an der Kapsel), die im Falle eines Problems die Kapsel so schnell wie möglich von der Rakete „abziehen“ und das Raumfahrzeug und seine Insassen in eine sichere Entfernung vom unvermeidlichen Explosionsort bringen sollte. Der erste Test auf Wallops Island verlief so katastrophal (kurz nach dem Start der Raketen begann die Rakete nach oben zu taumeln und schlug nach zwei vollständigen Stürzen im Meer ein), dass die Idee aufkam, das gesamte System von Grund auf zu überdenken. Nach einem Monat Arbeit hatten die Konstrukteure die Fehler korrigiert, und das Gerät war in der Lage, die Mercury-Kabine im Falle eines Startproblems zu retten.

Die dritte Testreihe wurde durchgeführt, um die Form des Merkur-Raumschiffs in den Windkanälen des Langley Space Centre und des Ames Space Centre fertig zu stellen. Zu diesem Zweck wurden Modelle des Raumfahrzeugs in verschiedenen Größen in den Windkanal gebracht, um die Eigenschaften des Raumfahrzeugs im Trans-, Super- und Hyperschallgeschwindigkeitsbereich zu testen.

In einer vierten Versuchsreihe musste die technische Lösung für die letzte Phase der Landung, den Abstieg, entwickelt werden, wobei die Wahl zwischen der Landung auf dem Wasser und der Landung auf dem Land getroffen werden musste. Die Ingenieure bevorzugten die Wasserlandung. Der Sinkflug sollte mit einer Geschwindigkeit von 9 ms erfolgen, und die dabei entstehende kinetische Energie musste absorbiert werden (man wollte die Kabine auf eine mögliche Notlandung auf dem Boden vorbereiten, ein Worst-Case-Szenario), und als wirksamster Energieabsorber wurden die Aluminiumwabensitze angesehen. Die Idee wurde durch Falltests mit Hausschweinen, die auf den Versuchssitzen festgeschnallt waren, überprüft.

Die fünfte Testreihe diente der endgültigen Auslegung des Fallschirmsystems, wobei das Hauptaugenmerk auf dem Verhalten des Entfaltungsfallschirms und des Hauptfallschirms bei extremen Geschwindigkeiten und Höhenlagen lag. Zunächst wurde ein herkömmlicher kreisförmiger Kuppelschirm als Hauptfallschirm verwendet, aber nach einem schlecht verlaufenen Test gaben die Ingenieure diese Version auf und ersetzten sie durch einen Ringfallschirm.

Entwicklung der Rakete

Die Ingenieure wählten drei verschiedene Raketentypen für die Flüge aus:

Die Space Task Group suchte unter den für das US-Militär entwickelten Mittel- und Langstreckenraketen nach einer bemannten Trägerrakete, und der endgültige Kandidat wurde in der Interkontinentalrakete Atlas gefunden, die von Convair für die US Air Force entwickelt wurde und kurz vor der Indienststellung steht. Die Atlas war eine so junge Entwicklung, dass ihr erster erfolgreicher Teststart (noch unter dem militärischen Codenamen SM-65 Atlas) erst am 17. Dezember 1957 stattfand. Die Spezifikation der Atlas umfasste zum ersten Mal in den USA die Leistung, die erforderlich war, um ein Objekt mit der gleichen Masse wie ein Raumschiff in eine Umlaufbahn um die Erde zu bringen, d. h. die Anforderung, einen 1,5-2,5 Tonnen schweren Körper in eine stabile Umlaufbahn über 300 km zu bringen. Die Neuheit der Rakete und die Ungewissheit über ihre Zuverlässigkeit bedeuteten jedoch, dass zusätzliche Trägerraketen benötigt wurden, um mit den Flugtests zu beginnen. Die Redstone-Rakete, die dank ihrer früheren erfolgreichen Flüge den prestigeträchtigen Spitznamen „Good Old Reliable“ trägt, erfüllte die Zuverlässigkeitsanforderungen. Neben der Zuverlässigkeit gab es noch eine weitere Überlegung – die Kosten der Tests. Für viele Tests war es nicht notwendig, eine ganze Raumkapsel auf Orbitalgeschwindigkeit zu beschleunigen, sondern nur, sie auf die richtige Höhe zu bringen. Orbitalflüge waren am teuersten – eine Atlas-Rakete kostete schätzungsweise 2,5 Millionen Dollar in der Herstellung – während ein Redstone-Start 1 Million Dollar kostete. Der Redstone wurde auch deshalb als mögliche Trägerrakete identifiziert, weil er Millionen von Dollar pro Test sparen würde. Sie taten dies auch mit der Little Joe Rakete, die noch kostengünstiger betrieben werden kann und sich für bestimmte Unterprüfungen gut eignet. Für die Tests, bei denen es nicht notwendig war, das Testobjekt in eine Erdumlaufbahn zu bringen – und das war bei den meisten der ersten Tests der Fall – legten die Ingenieure auch suborbitale Flugprofile fest (so genannte Raumsprünge).

Die NASA erkannte schnell, dass die Atlas-Rakete noch nicht ausgereift war und getestet werden musste, und dass die Kosten für einen Start mit 2,5 Millionen Dollar pro Start hoch waren, während die Atlas-Rakete nicht die Kapazität für eine Reihe von Tests hatte. Außerdem war die Redstone-Rakete, die die Atlas-Rakete für diese weniger anspruchsvollen Tests ersetzen konnte, selbst ein teures Gerät, das 1 Million Dollar pro Start kostete. Daher wurde beschlossen, eine billigere Trägerrakete zu verwenden. Zum Zeitpunkt der Entscheidung gab es den Flugkörper jedoch noch nicht und er musste erst entwickelt werden.

Die Anforderungen wurden Ende 1958 von der NASA festgelegt und dann weiter verfeinert. Dazu musste die künftige Rakete in der Lage sein, das Mercury-Raumschiff so zu starten, dass die Kabinenkräfte in großer Höhe getestet, das Rettungssystem, das Landefallschirmsystem und die Such- und Rettungsverfahren nach der Landung bewertet werden konnten. Spätere Verfeinerungen der Spezifikation beinhalteten die Fähigkeit, die Parameter der Kabine während des Flugs und der Landung (Aufprall) sowie die vom Flugkörper erzeugten Lärm-, Wärme- und Druckparameter zu messen, insbesondere die Auswirkungen auf die an Bord befindlichen Lebewesen, und zwar mit einem Minimum an Telemetrieinstrumenten. Diese Parameter mussten in verschiedenen kritischen Höhen (6000, 75 000 und 150 000 Meter) überwacht werden können. Auf der Grundlage dieser Anforderungen entwickelte das Team von Max Faget die erste Rakete der NASA mit dem Namen Little Joe, die am 21. August 1959 auf Wallop Island ihren ersten Start absolvierte.

Zum ersten Mal in der Geschichte der Raumfahrt sahen die Konstruktionspläne für die Rakete die Notwendigkeit vor, die Triebwerke zu bündeln. Dementsprechend wurden vier modifizierte Feststoffmotoren des Typs Sergeant (auch bekannt als Castor oder Pollux) eingebaut und vier Hilfsmotoren des Typs Recruit verwendet. Durch Parametrisierung der vier Triebwerke konnte ein maximaler Schub von 1020 Kilonewton erreicht werden, der es theoretisch ermöglichte, ein Raumfahrzeug von 1800 kg in einer ballistischen Umlaufbahn auf eine Höhe von 160 km zu befördern (und damit die Eigenschaften des Atlas zu simulieren).

Im November 1958 wurden 12 Unternehmen zur Abgabe eines Angebots für die Herstellung des Flugkörpers auf der Grundlage der Anforderungen und der grundlegenden Entwürfe aufgefordert, und die North American Aircraft Company erhielt am 29. Dezember 1958 den Zuschlag. Im Rahmen des Vertrags sollte der Hersteller sieben fliegende Exemplare und einen mobilen Startturm liefern. Das erste flugfähige nordamerikanische Serienflugzeug hob am 21. Januar 1960 ab.

Die Redstone-Rakete wurde aus Gründen der Kosteneinsparung und der Zuverlässigkeit auch in das Raumfahrtprogramm der NASA aufgenommen. Die PGM-11 Redstone war eine der ältesten ballistischen Kurzstreckenraketen des US-Militärs, die 1952 entwickelt wurde und von 1958 bis 1964 bei den westeuropäischen NATO-Streitkräften im Einsatz war. Die Rakete war ein direkter Nachkomme der deutschen V-2, die von Wernher von Braun im Redstone Arsenal entwickelt worden war. Die NASA suchte nach Alternativen zur Atlas-Rakete, sowohl um die Kosten für die Experimente zu senken als auch aus Gründen der Zuverlässigkeit (die Redstone-Rakete galt als besonders zuverlässig und erfüllte somit die Sicherheitsanforderungen für den Transport von Menschen ins All), und entschied sich für die Redstone, wenn auch in einer verbesserten Version, die für diesen Zweck besser geeignet war. Redstone wurde zur bevorzugten Rakete für suborbitale Flüge im Rahmen des Mercury-Programms.

Ein weiterer Unterschied zwischen der Militärrakete und der Weltraumrakete war das Rettungs- und Abbruchsystem. Zum einen wurde der weltraumtaugliche Redstone mit einem so genannten automatischen Flugabbruch-Erkennungssystem ausgestattet. So konnte die Rakete erkennen, wann die Flugparameter von der Norm abzuweichen drohten, und das System konnte dann automatisch den Rettungsprozess einleiten, wenn die Rettungsrakete die Kapsel von der Trägerrakete trennte (natürlich konnte der Abbruch auch durch den Astronauten selbst oder durch das Kontrollzentrum ausgelöst werden, aber es gab Flugprofile, bei denen einfach keine Zeit für ein manuelles Eingreifen war). Und natürlich gab es im Vergleich zur militärischen Version die Rettungsrakete, die im Falle eines Problems die Kapsel von der Rakete abkoppeln und sie in eine sichere Entfernung bringen konnte. Änderungen wurden auch am so genannten Heckteil der Rakete vorgenommen (das sich seltsamerweise nicht auf der Rückseite der Rakete befand, sondern oben auf der Rakete, um die Kabine mit der Trägerrakete zu verbinden). Diese Sektion enthielt die Elektronik und das Leitsystem der Rakete sowie den Adapter, der die Raumkapsel aufnahm. Bei den militärischen Redstones wurde diese Sektion nach dem Ausbrennen der Rakete geteilt, wobei die eine Hälfte bei der Rakete verblieb und die andere Hälfte mit der Kampfsektion weiterflog, während bei der Version mit Weltraumrakete das Ganze bei der Trägerrakete verblieb. Eine weitere Änderung wurde vorgenommen, um die Zuverlässigkeit des Redstone zu verbessern. Der ST-80-Autopilot der Militärversion wurde durch eine viel einfachere und zuverlässigere Version, den LEV-3, ersetzt.

Am Ende der Entwicklung wich die Mercury-Redstone um insgesamt 800 Stellen von der militärischen Redstone ab, so dass die NASA am Ende eine neue Entwicklungsrakete und nicht die ursprüngliche, zuverlässige Version hatte. Der erste Flug der aufgerüsteten Trägerrakete fand am 21. November 1960 statt und schlug fehl, gefolgt von drei mehr oder weniger erfolgreichen Flügen, bevor sie schließlich das Zwei-Mann-Raumschiff mit Alan Shepard und Gus Grissom beförderte.

Eine der wichtigsten Komponenten des Mercury-Programms war die Trägerrakete. Die Anforderungen waren einfach: Sie musste in der Lage sein, ein 1500-800 kg schweres Objekt auf die erste kosmische Geschwindigkeit zu beschleunigen und es in eine Umlaufbahn um die Erde zu bringen. Das einzige Instrument, das den USA zur Verfügung stand, war die Interkontinentalrakete des Militärs, die SM-65D Atlas. Die Rakete entsprach dem neuesten Stand der Technik, und ihr erster Teststart fand am 11. Juni 1957 statt (wenn auch erfolglos). Die NASA stand vor dem Dilemma, entweder die vorhandene, aber unzuverlässige Rakete zuverlässig zu machen oder den Entwicklungsprozess der Titan II ICBM abzuwarten (möglicherweise mit demselben ungewissen Ausgang), so dass die Entscheidung getroffen wurde, die Atlas zu testen und zu reparieren.

Convair, der Hersteller der Rakete, verfügte über eine eigene Produktionslinie für das Mercury-Programm mit geschultem und erfahrenem Personal, das mit der Qualitätssicherung betraut werden konnte. Die für den Weltraum bestimmten Produkte wurden einer umfassenden Umgestaltung unterzogen, die folgende Komponenten umfasste:

Die Rakete basierte auf zwei grundlegenden Konstruktionsprinzipien. Eines dieser Prinzipien war die so genannte Eineinhalb-Stufen-Anordnung: Die Rakete hatte ein Haupttriebwerk und zwei Seitenbeschleuniger. Diese wurden beim Start gleichzeitig gestartet (damit die Ingenieure den Betrieb leichter visuell überprüfen konnten), dann wurden die Booster während des Orbits vor dem Haupttriebwerk abgeschaltet, und die Booster (oder die dazugehörigen Tanks) wurden nie abgeschaltet. Das andere Prinzip war das so genannte Gasballon-Design oder -System. Um das Gewicht zu minimieren, wurde die Rakete mit möglichst dünnen Seitenwänden konstruiert, die so dünn sind, dass die Rakete im Leerzustand unter ihrem eigenen Gewicht zusammenbrechen würde. Seine Stabilität und strukturelle Festigkeit wurden zunächst durch den Druck des Treibstoffs und dann, als dieser während des Flugs zur Neige ging, durch den Druck des neutralen Heliumgases in den Tanks gewährleistet. Bei den Tests erwies sich das letztgenannte Konstruktionsprinzip als das schwächste Glied, so dass Änderungen und weitere Tests erforderlich wurden.

Der erste Mercury-Start fand am 29. Juli 1960 statt, doch der eigentliche Beweis wurde am 20. Februar 1962 erbracht, als John Glenn und Friendship 7 flogen.

Verbesserungen der Infrastruktur

Die wichtigste Infrastrukturfrage war die Wahl des Startplatzes. Interessanterweise wurde beim Start des Mercury-Programms kein Standort bewusst gewählt, obwohl es eine Theorie für die Wahl des Startplatzes gibt, um den Weltraum zu erreichen – der nächstmögliche Standort zum Äquator, Aber um sich an die Umstände anzupassen, unter denen die NASA gegründet wurde (die Raumfahrtbehörde wurde auch durch die Bündelung der Experimente der verschiedenen Streitkräfte geschaffen), eröffnete die NASA ein Verbindungsbüro in Cape Canaveral, einem der fortschrittlichsten Raketenstützpunkte des US-Verteidigungsministeriums, der Armee und der Marine, mit der Aufgabe, die dort stattfindenden militärischen Tests der NASA zu übermitteln. Da das Militär bereits eine Basis und einen Startplatz für die Redstone-Raketen in Cape Canaveral hatte, wurde diese Basis für die Mercury-Flüge bestimmt, ungeachtet der Tatsache, dass die NASA eine zivile Organisation und Cape Canaveral ein Militärstützpunkt war.

Die wichtigste unterstützende Infrastruktur für die Flüge waren die Startplätze. Zwei davon waren ebenfalls für die NASA bestimmt, was der Logik der Übernahme früherer Experimente folgt. Der LC-5 (Launch Complex) diente als Startrampe für die Redstone-Raketen und der LC-14 für die Atlas-Raketen (und die Big Joe-Raketen, die bei den Tests verwendet wurden). Die Karriere der LC-5 begann 1956 unter der Schirmherrschaft der Air Force (Cape Canaveral Air Force Station), als sie zur Erprobung von Jupiter-Mittelstreckenraketen am Cape eingesetzt wurde, bevor sie durch die Juno II, eine Weiterentwicklung der Jupiter, ersetzt wurde, die für den Start von Satelliten in die Umlaufbahn eingesetzt wurde. Die NASA erhielt dann die Startrampe für die Redstone-Raketen, zunächst im automatischen Modus, dann mit einem Affen und schließlich mit einem Menschen.

Die Geschichte von LC-14 ist ein wenig komplizierter. Die Startrampe wurde 1957 für den Start militärischer Atlas-Raketen gebaut und 1959 für den Start von Atlas-D-Raketen und Weltraumstarts umgebaut. Damals galt er als einziger Startplatz für Atlas-Raketen, so dass er dem Mercury-Programm nicht exklusiv zur Verfügung stand, sondern mit MIDAS-Satelliten, Big-Joe-Teststarts und anderen interkontinentalen Raketenstarts geteilt werden musste, bevor er der NASA exklusiv zur Verfügung stand. Später wurden alle Mercury-Atlas-Starts von hier aus durchgeführt, und später wurden auch die Atlas-Agena-Starts von hier aus durchgeführt.

Weitere Planungen waren erforderlich, um die Landung und die anschließenden Rettungsmaßnahmen zu planen und den Funkkontakt während des Fluges aufrechtzuerhalten. Die Marine wurde ausgewählt, um beide Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen.

Auf einer Pressekonferenz in Washington D.C. am 9. April 1959 stellte die NASA der Öffentlichkeit die sieben Männer vor, die nach strengen medizinischen und psychologischen Tests ausgewählt worden waren, um als erste Menschen ins All zu fliegen. Zur gleichen Zeit, als sie enthüllt wurden, lernte die Öffentlichkeit ein neues Wort kennen: Astronaut (in der amerikanischen Terminologie Astronaut, das seine Wurzeln in der griechischen Mythologie hat, mit den Argonauten in Verbindung steht und wörtlich Sternensegler bedeutet).

Der öffentlichen Präsentation ging jedoch ein langwieriges, geheimes Auswahlverfahren voraus. Die Gründlichkeit der Auswahl beruhte auf medizinischen Annahmen, wonach die künftigen Raumfahrer tödlichen Gefahren ausgesetzt sein würden: Man rechnete mit einem Zusammenbruch der Umlaufbahn in der Schwerelosigkeit, man ging davon aus, dass die Menschen ohne Schwerkraft weder essen noch trinken könnten, aber man vermutete auch psychologische Schwierigkeiten, und eine Art Weltraumwahnsinn könnte ein einsames Raumschiff befallen, so dass sie es nicht mehr kontrollieren könnten. Um diesen Gefahren entgegenzuwirken, wurde ein Auswahlsystem entwickelt, mit dem Bewerber ausgewählt wurden, die gesundheitlich und psychologisch weit überdurchschnittlich waren.

Auswahl

Die Auswahl der Astronautenkandidaten erfolgte auf Anweisung von Präsident Eisenhower – und leicht abgewandelt von den Anforderungen der Space Task Group -, wobei das militärische Fliegerkorps aufgefordert wurde, eine Liste potenzieller Kandidaten zu erstellen. Insgesamt wurden in Washington 508 potenzielle Kandidaten geprüft, von denen 110 Piloten als geeignete Kandidaten ausgewählt wurden (die Liste umfasste fünf Marines, 47 Navy- und 58 Air Force-Piloten, wobei niemand von den Army Air Forces für geeignet befunden wurde). In der zweiten Phase des Auswahlverfahrens wurden die Kandidaten in drei Hauptgruppen eingeteilt, und die ersten 35 wurden Anfang Februar 1959 zu Vorstellungsgesprächen nach Washington beordert, wobei die Vertraulichkeit gewahrt wurde. Charles Donlan, der das Projekt im Namen der Space Task Group leitete, stellte erfreut fest, dass die überwiegende Mehrheit der Kandidaten sich auf die Teilnahme am Mercury-Programm freute. Dies lag daran, dass das Programm Freiwillige benötigte, und nicht daran, dass die angehenden Piloten nicht an die Aufgabe herangeführt werden sollten. Eine Woche nach den Interviews der ersten Gruppe traf die zweite Gruppe in Washington ein und führte ihre Interviews durch. Der Anteil der Freiwilligen unter den für geeignet befundenen Personen war so hoch, dass es nicht notwendig war, eine dritte Gruppe einzuladen (zumal das ursprünglich vorgesehene endgültige Kontingent von 12 Personen auf 6 reduziert wurde). Nach den Interviews der beiden Gruppen kamen 69 Personen in das Auswahlverfahren.

Eine Woche lang, beginnend am 7. Februar 1959, unterzogen sich die Kandidaten in der Lovelace Clinic einer sechsphasigen, allumfassenden, mehrtägigen medizinischen Untersuchung. Dazu gehört zunächst eine Anamnese, gefolgt von ausführlichen allgemeinmedizinischen Untersuchungen wie Sehtest, EKG und Reflexionstests, Darmspiegelung und Blutuntersuchung oder Spermiogramm. Es folgten eine Reihe von Röntgenuntersuchungen, vom Zahn- bis zum Magenröntgen, sowie körperliche Leistungstests, darunter Herzbelastungstests auf einem Fahrradergometer, Lungenkapazitätsmessungen und Messungen der Körperdichte. Am Ende der einwöchigen Tests wurden die Daten zusammengefasst und in die Krankenakten der einzelnen Kandidaten eingetragen.

Unmittelbar nach den klinischen Versuchen zog die Gruppe zur Wright-Patterson Air Force Base, um dort zwischen dem 16. Februar und dem 27. März 1959 Belastungstests durchzuführen. Diese Tests dienten dazu, die psychische und physische Belastbarkeit der Bewerber zu beurteilen. Zu den körperlichen Tests gehörten einfache Belastungsübungen auf der Treppe oder dem Laufband, Zentrifugentests, die eine hohe Ausdauer erfordern, oder mehrachsige Drehstuhlübungen, die den Piloten von den flugmedizinischen Untersuchungen her bekannt sind. In den parallelen psychologischen Tests wurden die Kandidaten mit unerwarteten oder unangenehmen Reizen getestet, z. B. mit Wärme- oder Kaltwassertests oder Übungen in der Dunkelkammer. Zu den psychologischen Tests gehörte auch der Rorschach-Test, dessen Glaubwürdigkeit ansonsten angezweifelt werden muss.

Am Ende der Wright-Patterson-Tests schlug der Nominierungsausschuss nach Abschluss der Testreihe Ende März 1959 18 medizinisch voll qualifizierte Kandidaten vor. Am 1. April 1959 trat der Auswahlausschuss der Space Task Group zusammen, und von den 18 geeigneten Kandidaten wurden schließlich sieben für die Astronautenausbildung ausgewählt. Diese Gruppe wurde am 2. April 1959 von der NASA bekannt gegeben und am 9. April 1959 in Washington als die Mercury Seven (Mercury 7) als künftige US-Astronauten vorgestellt, und mit diesen sieben Piloten begann die Astronautenausbildung.

Original-Wochen

Die folgende Gruppe, die in der Presse als „Mercury Seven“ bekannt ist, begann mit der Ausbildung:

Sechs von ihnen flogen im Rahmen des Programms in den Weltraum (Slayton wurde 1962 aufgrund von Herzproblemen aus der Gruppe ausgeschlossen und flog erst 1975 nach einer Herzoperation im Rahmen des Sojus-Apollo-Programms).

Die Astronautenkandidaten traten mit ihrer Präsentation ins Rampenlicht. Hinzu kam das natürliche Interesse der Öffentlichkeit – es gab damals kaum einen exotischeren Beruf als „Astronaut“. Die NASA selbst steigerte die Popularität ihrer Kandidaten noch weiter, indem sie einen Deal zwischen den Astronauten und einem großen amerikanischen Magazin förderte, das die Rechte zur Veröffentlichung von Geschichten über Astronauten für 500 000 Dollar erwarb. Im Rahmen dieser Vereinbarung veröffentlichte er seine Berichte über das Leben der Astronauten in der Reihe Life sowie deren Biografien. In dieser Artikelserie, die zwischen 1959 und 1963 in 28 Ausgaben erschien, schuf Life einen neuen amerikanischen Helden, indem es die Astronauten als eine Art „Alltags-Superhelden“ darstellte, ihren Hintergrund ausschmückte und ihren Alltag außerhalb des Trainings im amerikanischen Stereotyp präsentierte.

Neben den Mercury Weeks wurden zwei weitere Namen – beide posthum – für die ersten sieben Astronauten der NASA verwendet: Astronaut Group 1, den die NASA später verwendete, als sie begann, weitere Astronautengruppen für das Gemini-Programm und dann für das Apollo-Programm zu rekrutieren, und die zu verschiedenen Zeiten ausgewählten Gruppen unterscheiden wollte. Aber nicht nur die NASA, sondern auch die Astronauten selbst zeichneten sich dadurch aus, dass sie der Gruppe einen eigenen Namen gaben, und so wurden die Ursprünglichen Sieben bekannt und später zum meistverwendeten Gruppennamen, auch um sie von den anderen (wie den 1962 rekrutierten Neuen Neun oder den Vierzehn im Jahr 1963) zu unterscheiden.

Astronautenausbildung

Das Training ähnelte dem Auswahlprogramm auf dem Luftwaffenstützpunkt Wright-Patterson: Sie übten ihre Start- und Landeprofile in Zentrifugalbeschleunigungssimulationen, trainierten in einem Koffer, in einer Wärmekammer oder in Kohlendioxidkammern oder hielten sich durch verschiedene Sportarten fit. Aber es gab auch völlig neue Bereiche. Sie besichtigten die Werke verschiedener Zulieferer und informierten sich über die dort hergestellte Hardware, besuchten Cape Canaveral, den Ausgangspunkt für künftige Raumfahrtmissionen, und fuhren nach Akron, um die Produktionsstätte für Raumanzüge zu besichtigen. Sie begannen auch, sich zu spezialisieren: Carpenter zum Beispiel wurde aufgrund seiner Marineerfahrung zum Experten für die Kommunikations- und Navigationssysteme des Raumschiffs, Grissom vertiefte sich in die Steuerungs- und elektromechanischen Systeme des Mercury und Glenn half bei der Instrumententafel der Kabine. Die Ausbildung umfasste neben den oben genannten Tests auch Flugübungen. Zum einen setzten sie ihre bisherigen Flüge in Hochleistungsjägern fort, um ihre Flugfähigkeiten zu erhalten, zum anderen übten sie die Schwerelosigkeit, die ihnen bevorstand, durch Parabelflüge in der eigens für diesen Zweck konstruierten C-131 der NASA.

Insgesamt wurden zwanzig Mercurys gebaut, drei Starts schlugen fehl, fünf wurden in eine ballistische Umlaufbahn gebracht, und sechs umkreisten die Erde. Sechs Experimente wurden mit Menschen durchgeführt, zwei davon nur in der ballistischen Umlaufbahn. Das Raumschiff ermöglichte einem einzelnen Menschen einen 24-stündigen bis maximal 36-stündigen Flug im Weltraum. Die chemischen Batterien konnten je nach Aufgabe 1500-3000 Wattstunden (Wh) liefern. Sie war glockenförmig, einschließlich der Trägerraketen 3,4 m hoch und maximal 1,9 m breit. Er war doppelwandig aufgebaut, wobei das äußere Gehäuse aus einer Nickellegierung und das innere aus einer Titanlegierung bestand und dazwischen ein Isoliermaterial aus Keramikfasern lag. Die Rettungsrakete wurde in der Nase montiert. Die Höhe des Rettungsturms beträgt 6,2 Meter. Der Stabilisierungsfallschirm und der stabilisierende Infrarot-Horizontsucher wurden im Antennengehäuse installiert. Die Kabine hat einen Durchmesser von 1,9 Metern und eine Höhe von 1,5 Metern. Während der Dienstzeit führte der Astronaut die geforderten Aufgaben im Sitzen und fast ohne Bewegung aus.

Alan Shepard war der erste Amerikaner, der mit dem Raumschiff Freedom 7 in den Weltraum flog und einen suborbitalen Sprung ins All unternahm. John Glenn war der erste Amerikaner, der mit dem Raumschiff Friendship 7 die Erde umkreiste. Auch in der bemannten Raumfahrt übertrafen die Sowjets mit dem Wostok-Programm die Amerikaner.

Unbemannte Testflüge

Der erste Versuch des Mercury-Programms wäre Little Joe 1 gewesen, wäre er nicht durch eine Panne vereitelt worden. Das Experiment fand nicht in Cape Canaveral, sondern auf Wallop Island statt, und die Ingenieure wollten sehen, wie sich der Rettungsturm verhalten würde, insbesondere zum Zeitpunkt des maximalen dynamischen Drucks (des maximalen Luftwiderstands beim Start). Dazu genügte eine Little-Joe-Rakete, die den gewünschten Staudruck simulieren konnte, dann wurde auf dieser Trägerrakete ein Modell des Mercury-Raumschiffs gebaut und schließlich das einzige komplette System, der Rettungsturm.

Der geplante Flug war jedoch 1959 ein völliger Fehlschlag. Am 21. August 1959: 35 Minuten vor dem geplanten Start, als die Automatik und die Selbstzerstörung an die Stromquelle der eigenen Batterie angeschlossen waren, wurden die Sprengladungen, die die Raumfahrzeugeinheiten trennten, unerwartet ausgelöst – die Besatzung, die sich auf den Start vorbereitete, begann eine panische Flucht – und schließlich wurde der Rettungsturm (der den Notfall richtig erkannte) mit dem angehängten Raumfahrzeugmodell gestartet, während die Rakete in der Startrampe blieb. Die Rettungsrakete verrichtete dann vorbildlich ihre Arbeit und brachte Merkur auf die erforderliche Höhe von etwa 600 Metern, wo sie ihn freiließ. Der Prüfbericht wurde in weniger als einem Monat fertiggestellt, und die Ursache des Ausfalls wurde als so genannter „Streustrom“ identifiziert, der durch eine unsachgemäße Wicklung verursacht wurde.

Neben der Little-Joe-Versuchsreihe auf Wallop Island (die im Wesentlichen die Funktionsfähigkeit der Rettungsrakete beweisen sollte) begann die NASA auch mit der Erprobung eines weiteren wichtigen Bauteils, des Hitzeschilds. Dies erforderte eine leistungsfähigere Trägerrakete, die so genannte Big-Joe-Rakete. Der Big Joe war im Wesentlichen die Atlas-Rakete. Beim Big Joe-Experiment wurde die Atlas-10D-Trägerrakete an ein nicht betriebsbereites, aber hinsichtlich Masse und Größe effizientes Mercury-Raumschiff gekoppelt und ein Hitzeschild (der sich beim Wiedereintritt erhitzt, verbrennt, verglüht, langsam zerfällt, aber die Wärme effizient verteilt) an das Raumschiff montiert, das nach einer langen Designdebatte ausgewählt wurde.

Der Start fand am 9. September 1959 von Cape Canaveral, Startrampe 14, statt. Während des Fluges funktionierte alles perfekt, bis etwa nach zwei Minuten die Telemetrie ein Fehlersignal von der Steuerung empfing: Die Trennung der Gänge war nicht erfolgt. Da die Stufe als Eigengewicht weiterflog, bestand keine Chance, dass das Raumfahrzeug die geplante Höhe und Geschwindigkeit erreichte. Da die Raketenstufe auf dem Raumfahrzeug verblieb (und damit der Hauptzweck des Hitzeschilds verfehlt wurde), musste die Steuerung mit den reaktiven Steuerungstriebwerken (im Wesentlichen die kleinen Hilfstriebwerke, die die Steuerung übernehmen) spielen, um die Rakete zum Absturz zu bringen, was schließlich auch gelang, obwohl der Treibstoff für die Steuerung vollständig verbraucht war. Das Merkur-Raumschiff erreichte schließlich eine Höhe von 140 km und landete nach einem Flug von 2292 km im Atlantischen Ozean, wo die Rettungsteams es nach einigen Stunden der Suche relativ unversehrt fanden.

Am 4. Oktober 1959 fand der nächste Mercury-Test statt – wieder auf Wallop Island – der damals noch nicht gekennzeichnet war und erst später die Bezeichnung Little Joe 6 erhielt. Der Test war im Wesentlichen ein Rückschritt gegenüber dem gescheiterten ersten Versuch. Die einzige Gemeinsamkeit bestand darin, dass die verwendete Trägerrakete dieselbe war, die im August auf der Startrampe zurückgelassen worden war. Was die Ziele der Flugtests anbelangt, so bedeutete der Rückschritt, dass nur noch die Eignung der Rakete sowie die Flugeigenschaften und die Robustheit des Raumfahrzeugs geprüft werden sollten. Zu diesem Zweck wurden eine Raumkapsel von ausreichender Masse und Größe, die jedoch nicht mit Systemen ausgestattet und daher funktionsunfähig war, sowie ein ebenso funktionsunfähiger Rettungsturm mit der Rakete zusammengebaut.

Während des Experiments hob Little Joe die 16,5 Meter hohe und 20 Tonnen schwere Konstruktion auf eine Höhe von 65 Kilometern, wo die Steuerung am Ende des zweieinhalbminütigen Fluges wie geplant die Selbstzerstörung auslöste. Die Teile des Raumschiffs schlugen 115 Kilometer entfernt auf dem Meer auf. Das Experiment wurde als Erfolg gewertet.

Auf Wallop Island wurde ununterbrochen experimentiert, und jeden Monat wurden Little Joe-Raketen gestartet. So wurde am 4. November 1959 Little Joe 1A gestartet, eine exakte Wiederholung des gescheiterten Fluges von Little Joe 1. Die Ziele waren die gleichen, der Flug sollte die Eignung der Rettungsrakete überprüfen und zusätzlich so viele Daten wie möglich über das Fallschirmsystem sammeln. Die für den Flug vorgesehene Kapsel war wiederum eine funktionsunfähige Attrappe, bei der nur die Rettungsrakete intakt war. Nach einem kurzen Kampf, bei dem die Journalisten darum kämpften, Informationen aus erster Hand über den Flug zu erhalten, war auch die Presse bei dem Experiment anwesend (die Mitarbeiter der NASA gaben der Presse daher im Vorfeld eine ausführliche „Schulung“, damit etwaige Unterbrechungen des Countdowns nicht als Fehler oder Misserfolg gemeldet werden).

Little Joe 2 wurde am 4. Dezember 1959 von seinem üblichen Standort auf Wallop Island aus gestartet und war eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem vorherigen Versuch. Obwohl die LJ-1A kein uneingeschränkter Erfolg war, fügten die Experimentatoren dem Little Joe-Mercury-Experiment einen Live-Flug hinzu. Sie waren neugierig darauf, wie sich ein einfacher Organismus wie ein kleines Kupferäffchen unter den Auswirkungen der Bewegung des Raumschiffs, der Schwerelosigkeit und der Strahlung in großer Höhe verhalten würde. Später wollten sie ein zusätzliches biologisches Paket auf den Weg bringen: Haferkörner, Rattenneuronen, Gewebekulturen und Käfer wurden für die Reise mit dem Affen vorbereitet.

Der Start fand im Beisein der beiden neuen Astronautenanwärter Alan Shepard und Virgil Grissom statt. Little Joe hob die Mercury auf 30 000 Meter, und die startende Rettungsrakete hob die Kapsel noch weiter an und brachte sie auf 84 000 Meter, bevor sie im freien Fall aus dem Totpunkt fiel. Aufgrund eines falsch berechneten Luftwiderstands lag die Gipfelhöhe schließlich fast 30 000 Meter niedriger als geplant. Sam, der Affe, erlebte schließlich nur 3 statt der geplanten 4 Minuten Schwerelosigkeit. Nach etwa sechsstündigem Hin und Her gelang es den Rettungsteams, den kleinen Affen nach einer sanften Landung sicher aus dem Meer zu ziehen. Die Experten erklärten alle vorläufigen Ziele für erfolgreich und waren begeistert – vor allem von der perfekt funktionierenden Little-Joe-Wurfmaschine -, obwohl die Meinungen später differenzierter wurden, wobei sich vor allem die Biologen über die wenig zufriedenstellenden Ergebnisse des Tierversuchs beschwerten. Das Hauptziel wurde jedoch erreicht, und die Rettungsrakete erwies sich als perfekt geeignet für eine mögliche Notrettung des Raumschiffs mit Lebewesen – sogar Menschen – an Bord.

Auf die Reise von Sam, dem Affen, folgte eine Wiederholung der nicht ganz so erfolgreichen Flüge von Little Joe 1 und 1A, mit dem kleinen Unterschied, dass das Raumschiff wieder „jemanden“ an Bord hatte, nämlich Miss Sam, ein kleines weibliches Kupferäffchen. Am 21. Januar 1960 wurde eine weitere Little-Joe-Rakete von Wallop Island aus gestartet, und dieses Mal funktionierte sie endlich wie erwartet. Die Rakete verfehlte ihre geplante Flughöhe um weniger als 15 Kilometer und erreichte eine Geschwindigkeit von über 3.200 kmh. Auch Miss Sam erhielt für die Dauer des Fluges eine Aufgabe: Sie musste einen Hebel betätigen, wenn sie ein Licht aufleuchten sah.

Die einzige wirkliche Neuerung des Fluges war eine Rettungsübung, bei der die Ingenieure einen Notfall in Little Joes Ausbrennhöhe simulierten und die Rettungsrakete gestartet werden musste. Die Operation verlief problemlos und führte zu einer weiteren Geschwindigkeitssteigerung von 75 ms. Miss Sams Raumschiff landete nur 19 Kilometer von dem Zerstörer mit dem Rettungsteam entfernt. Der Flug dauerte 8,5 Minuten, und nach einer schnellen Rettung per Hubschrauber war der kleine Affe bereits 45 Minuten nach dem Start wieder auf Wallop Island. Während des gesamten Fluges war die einzige Abweichung vom Plan der Start der Rettungsrakete, der einen solchen Lärm verursachte, dass der Affe so erschrocken war, dass er kurzzeitig seinen Auftrag verlor.

Im Februar 1960 entschied sich die NASA bei einem Treffen in Los Angeles (in gewisser Weise auf der Grundlage der Tests von Little Joe und Big Joe) für die endgültige Konfiguration von Mercury-Raumschiff, Atlas-Rakete und Rettungsrakete und plante, diese mit der endgültigen Konfiguration umzusetzen. Die Endgültigkeit – und vielleicht auch das Vorhandensein funktionierender Hardware – spiegelte sich auch in der Tatsache wider, dass der Flug nicht als Big Joe, sondern als letzter Mercury-Atlas-1 gestartet werden sollte. Für den Flug nahmen sie daher die von McDonnell gebaute Raumkapsel Nr. 4 und bauten zusätzliche Ausrüstung und Instrumente ein. Das Raumschiff war in seiner endgültigen Ausführung eher eine Messwerkstatt als ein funktionsfähiges Raumfahrzeug, da noch Systeme fehlten (Lebenserhaltungssysteme, Pilotensitz, Instrumententafel, Steuertriebwerke usw.), die noch nicht installiert worden waren.

Vor dem Flug wurde auch eine Liste der zu prüfenden Parameter erstellt:

Am 24. Juli wurden die vom Raumfahrzeug zu erreichenden Parameter (Höchstgeschwindigkeit 5700 ms, Höhe 180 km, Flugdistanz 2340 km, Flugzeit 16 Minuten, maximale Abbremsung 16,3 G) zusammengefasst, und dann wurden Rakete und Raumfahrzeug, durch eine Polyethylen-Schutzfolie vor Regen geschützt, zum Startplatz 14 geschleppt. Der Start erfolgte am 29. Juli 1960 bei bedecktem Himmel und starkem Regen, der aber von der Flugleitung noch nicht als gefährlich für den Flug eingestuft wurde. Das Wetter im Landegebiet wurde als geeignet gemeldet, und der Startvorgang wurde eingeleitet. Die Rakete hob um 9:13 Uhr Ortszeit (13:13 Uhr UTC) von der Startrampe ab. Die aufsteigende Rakete verschwand schnell aus dem Blickfeld, als sie die Wolkenbasis über dem Kap durchbrach, aber die Instrumente zeigten, dass die erste Phase des Fluges reibungslos verlief. Die scheinbare Reihenfolge wurde jedoch bald wieder umgekehrt.

Eine Minute nach dem Start brach der Kontakt zur Rakete ab. Eine Sekunde vor der Unterbrechung der Übertragung wurde über die Telemetrie ein Signal empfangen, dass der Druckunterschied zwischen dem Treibstofftank und den Flüssigsauerstofftanks plötzlich weggefallen war. Da durch die Wolke keine visuelle Kontrolle möglich war, konnte nicht festgestellt werden, ob dieses Signal die Ursache für die Probleme war oder das Endergebnis der Probleme, bei denen die Tanks zerstört wurden, aber aus den Signalen ging klar hervor, dass die Rakete und das Raumfahrzeug zerstört worden waren. Die Ursachen waren schwer zu ergründen, obwohl es den Rettungsteams gelang, die abgestürzte Rakete und die Mercury-Raumkapsel im Meer zu finden. Die Ursache des Ausfalls konnte nicht ermittelt werden, aber die NASA beschloss, den Flug zu wiederholen, nur um das Raumfahrzeug für den nächsten Test mit Instrumenten zu beladen.

Die Planung des Experiments Little Joe 5 begann etwa ein Jahr vor dem geplanten Start. Die ursprüngliche Idee war, die erste einsatzfähige Mercury-Raumkapsel oder -Rettungsrakete mit einem speziellen „Paket“ zu starten, das einen mittelgroßen Schimpansen enthielt, um das Verhalten des Raumfahrzeugs und seiner Insassen bei maximalem Q zu testen. Verzögerungen bei der Landung der Raumkapsel, Probleme mit dem so genannten „Klammerring“, der das Raumfahrzeug mit der Rakete verbindet, und die darin eingebaute Trennpyrotechnik verzögerten jedoch die Vorbereitungen, so dass Robert Gilruth (mit Zustimmung der STG-Ingenieure) beschloss, den Schimpansenflug aus den Planungszielen herauszunehmen, damit sich die Besatzung mehr auf technische Fragen konzentrieren konnte. Später traten weitere Probleme bei der Installation der Helium- und Wasserstoffperoxidtanks auf, die zu weiteren Verzögerungen führten. Außerdem gab es zusätzliche Gewichtsprobleme mit den Fluggeräten, die eine ungewollte Landung in Afrika möglich machten.

Der Start wurde schließlich für den 8. November 1960 angesetzt. An diesem Tag endete das Experiment mit einem Totalausfall. Die Rakete hob um 10:18 Uhr Ortszeit (15:18 UTC) von Wallop Island ab und wurde nach nur 16 Sekunden Flugzeit zerstört. Die Rettungsrakete wurde dann vorzeitig gezündet, während die Trägerrakete das Raumschiff noch beschleunigte, aber alle Komponenten blieben in einem gekoppelten Zustand, kamen vom Kurs ab und stürzten ins Meer. Die Kapsel stieg auf eine Höhe von nur 16,2 km und stürzte 20,9 km von der Startrampe entfernt ins Meer, also weit außerhalb des Zielbereichs. Später bargen die Rettungskräfte einige Wrackteile zur weiteren Untersuchung aus dem Meer.

In der zweiten Hälfte des Jahres 1960 kam innerhalb der NASA die Idee auf – teils aus Angst vor einem Vorsprung der Sowjets, teils um Kosten zu sparen -, die Experimente aufzuteilen und zusätzlich zum Orbitalflug mit der Atlas-Rakete einen so genannten Space Jump (ballistischer Orbitflug) mit einer Rakete geringerer Leistung durchzuführen, der nur insofern ein Raumflug wäre, als er die Kármán-Linie überqueren würde. Man entschied sich für die Redstone-Rakete, auf der das Mercury-Raumschiff gebaut wurde, um den Raumsprung zu testen.

Um das neue Flugprofil zu testen, planten die Ingenieure, eine Mercury-Raumkapsel in Originalgröße (Werksbeispiel Nummer 2) mit einer Redstone-Trägerrakete (mit der Bezeichnung MR-1) und einem Fluchtturm in Originalgröße zu fliegen. Es war geplant, diese Kombination von Geräten zu nutzen, um das automatische Steuerungs- und Landesystem des Raumfahrzeugs sowie die Infrastruktur für den Start, die Rettung und die Verfolgung am Boden zu testen. Außerdem wollten sie die Funktionsweise des Abbrucherkennungssystems testen (das System war so eingerichtet, dass es eine Abbruchsituation erkennt und an das Kontrollsystem meldet, aber nicht selbst einen Abbruch auslöst).

Der Start war ursprünglich für den 7. November 1960 geplant, aber es wurde ein Fehler im Heliumsystem festgestellt (der Druck fiel unerwartet auf ein Viertel des normalen Wertes), so dass der Start verschoben, das Raumfahrzeug und der Hitzeschild aus Redstone demontiert, der Fehler behoben (durch Austausch der Tanks und Neuverkabelung) und die Baugruppe wieder zusammengebaut werden musste. Der neue Start war für den 21. November 1960 vorgesehen. Dies war das erste Mal, dass das Mercury-Kontrollzentrum zur Steuerung des Fluges eingesetzt wurde.

Das Scheitern ging schließlich als „Vier-Zoll-Flug“ in die Geschichte ein (andere fassen das Ereignis als „alles, was wir abgefeuert haben, war die Rettungsrakete“ zusammen). Zunächst entschied sich das Kommando unter mehreren Optionen dafür, zu warten, bis die Batterien, die für die Stromversorgung der Raketensysteme benötigt wurden, erschöpft waren, so dass der flüssige Sauerstoff langsam verdampfen und die explosive Rakete angeflogen werden konnte. Die daraufhin eingeleitete Fehlersuche ergab bald die Ursache des Problems: Während des Starts wurden verschiedene Kabelstecker in unterschiedlicher Reihenfolge von der Rakete getrennt, und ein falsches Kabel (ein kürzeres Kabel von einem anderen Redstone-Typ) wurde in der falschen Reihenfolge aus der Rakete gezogen, so dass das Triebwerk dies als Abschaltbefehl erkannte und den Startvorgang abbrach, bevor er abgeschlossen war. Nachdem der Fehler gefunden war, wurde beschlossen, den Test zu wiederholen.

Weniger als einen Monat nach dem gescheiterten Versuch war die NASA bereit, einen weiteren Sprung ins All zu wagen. Der Mercury-Redstone-1A-Flug war eine vollständige Wiederholung des gescheiterten Versuchs vom 19. November. Das Raumschiff war dasselbe (Fabriknummer Nr. 2), das aus MR-1 ausgebaut worden war, und die für die Montage verwendete Rakete war die MRLV-3. Der Zweck des Fluges blieb derselbe: die Überprüfung der Funktionsfähigkeit des automatischen Lenk- und Landesystems und des Flugabbruchsystems unter Verwendung der einsatzbereiten Raumkapsel, der Rakete und des Fluchtturms.

Der Start fand am 19. Dezember 1960 statt, als die Redstone-Rakete um 11:15 Uhr (16:15 Uhr UTC) von der Startrampe Cape Canaveral LC-5 abhob. Das Triebwerk arbeitete 143 Sekunden lang, und das Raumfahrzeug wurde schließlich in eine Höhe von 210 Kilometern (210 Meilen) gebracht und landete 378 Kilometer (378 Meilen) vom Startplatz entfernt im Atlantischen Ozean. Die maximale Endgeschwindigkeit betrug 7900 kmh. Die Flugzeit betrug 15 Minuten und 45 Sekunden. Der Flug verlief perfekt und die Lotsen erhielten ausnahmslos die erforderlichen Daten. Nach nur 15 Minuten Suche wurde das Raumschiff vom Trägerhubschrauber der USS Valley Forge herausgefischt und nach einer Landung etwa 30 Kilometer vom vorgesehenen Landepunkt zum Mutterschiff gebracht.

Nach der erfolgreichen Mercury-Redstone-1A-Mission ging die NASA sofort zu den Raumflügen mit der Redstone-Rakete über, da dies für die Vereinigten Staaten der schnellste Weg war, die Sowjets zu übertrumpfen. Der nächste Schritt war ein vollwertiger Weltraumsprung mit einem voll ausgestatteten Raumschiff, aber zunächst mit einem Affen an Bord, eine Art Generalprobe, bevor ein Mensch geflogen wird, damit die Auswirkungen auf lebende Organismen untersucht werden können. Die Ziele von Mercury-Redstone-2 wurden entsprechend definiert. Anstelle der Rhesusaffen, die bereits in den Little-Joe-Experimenten verwendet wurden, wählte man jedoch einen Schimpansen, einen Primaten mit einem eher menschenähnlichen Körperbau, für den Flug. Auf der Holloman Air Force Base war bereits eine Kolonie von 40 Affen für die Experimente eingerichtet worden, von denen einer für den Flug ausgewählt wurde. Der gewählte Affe wurde 1956 in Kamerun geboren und 1959 nach Amerika überführt, und für das Experiment wurde der ursprüngliche Chang (die „Inventarnummer“ wurde von 65 auf Ham geändert. Ham“ hatte nicht die ursprüngliche englische Bedeutung von „Schinken“, sondern war ein Akronym, das sich aus den Initialen des Holloman Aerospace Medical Center zusammensetzte, das das Experiment durchführte. Neu für Ham im Vergleich zum vorherigen Flug war die Notwendigkeit, Tests zu entwickeln, um nicht nur die Lebensfunktionen zu testen, sondern auch die Reaktion des Organismus auf die Schwerelosigkeit und die Auswirkungen der Raumfahrt. Die wichtigste Aufgabe bestand darin, das Tier dazu zu bringen, innerhalb einer bestimmten Zeit verschiedene Hebel zu betätigen, um auf unterschiedliche Ton- und Lichtsignale zu reagieren. Wenn die Versuchsperson innerhalb von 5 Sekunden den richtigen Hebel zog, wurde sie mit Bananenstücken belohnt, wenn sie es nicht schaffte oder ihr die Zeit davonlief, wurde sie mit einem schwachen Stromschlag bestraft.

Zwanzig Tierärzte und Tierpfleger wurden am 2. Januar 1961 mit sechs der besten Tiere, die auf der Holloman Base ausgewählt worden waren, nach Cape Canaveral verlegt, wo ihnen eine eigene Station zugewiesen wurde. Mit dem neuen Standort begann zunächst eine Phase der Akklimatisierung, da die Affen von der Holloman-Höhe von rund 1500 Metern über dem Meeresspiegel auf Meereshöhe gebracht wurden, so dass sich die gemessenen Gesundheitswerte der Affen aus objektiven Gründen veränderten. Die Tiere wurden dann in zwei getrennte Gruppen aufgeteilt, wobei die Mitglieder der beiden Gruppen nicht miteinander in Berührung kommen durften, um zu verhindern, dass eine mögliche Infektionskrankheit auf alle Kandidaten gleichzeitig übergreift. In der Zeit vor dem Start übten die Schimpansen täglich die Aufgaben, die sie in Holloman gelernt hatten, nur dass diesmal die Licht- und Tonsignale und die Reaktionsarme in eine lebensgroße Mercury-Kabinenattrappe eingebaut wurden, damit sich die Tiere an die neue „Arbeitsumgebung“ gewöhnen konnten.Am Tag vor dem Start untersuchten ein Mitglied der Space Task Group und ein Tierarzt des Holloman-Teams die Tiere und wählten den geeignetsten Kandidaten, Ham, aus. Dem Schimpansen, der für den Flug eingeteilt war, wurde auch ein Ersatzschimpanse zugewiesen, ein Weibchen namens Minnie. Für die beiden ausgewählten Exemplare begann der Startprozess 19 Stunden vor dem geplanten Start, als sie mit Biosensoren zur Messung ihrer Lebenszeichen ausgestattet und mit einer Diät gefüttert wurden. Siebeneinhalb Stunden vor dem Start wurde ein letzter medizinischer Check durchgeführt. Vier Stunden vor dem Start wurden die beiden Tiere in speziell für den Flug entwickelte Drucksitze gesetzt und zur Startrampe gebracht.

Der Start von Mercury-Redstone-2 erfolgte am 31. Januar 1961 um 11.55 Uhr (16.55 Uhr UTC) nach einer Reihe von Startverzögerungen aufgrund von Problemen (der Aufzug der Startrampe klemmte, zu viele Menschen waren unnötigerweise in der Umgebung der Startrampe anwesend, ein System brauchte 20 Minuten länger, um sich einzupendeln, und die Abdeckung eines der Anschlüsse der Rakete blieb stecken). Die Reise des Schimpansen verlief alles andere als problemlos. Eine Minute nach dem Start stellten die Telemetriedaten eine Abweichung der Flugbahn von 1 Grad fest, die sich noch verstärkte. Die Beschleunigung dauerte 137 Sekunden, dann schaltete sich das automatische Triebwerk der Rakete wie programmiert ab. Die Rettungsrakete erkannte das Abschalten des Triebwerks als Fehler, aber anstatt abzuschalten, zündete sie und hob die Kapsel weiter an. Der Ausfall der Fluchtrakete führte zu einer Überbeschleunigung des Raumfahrzeugs von der geplanten Geschwindigkeit von 7081 km/h auf 9425 km/h, und das Apogäum der Umlaufbahn betrug 253 km statt 185 km. Abgesehen davon, dass Ham dadurch 1 Minute und 40 Sekunden länger in der Schwerelosigkeit bleiben konnte (insgesamt 6 Minuten und 36 Sekunden in der Schwerelosigkeit), stellte die Überbeschleunigung ein ernsthaftes Problem für den Wiedereintritt dar. Durch die Änderung der Flugbahn wurde sowohl die Wasserlandung weit – 77 km, nach vorläufigen Berechnungen – von der geplanten Landung entfernt, bei der es kein Schiff gab, das das Raumschiff hätte anheben können, als auch der Rückkehrbogen steiler, was eine größere, knochenbrechende Abbremsung von 17 G für Ham zur Folge hatte. Ein weiteres Problem war, dass ein Luftventil ebenfalls ausfiel und der Kabinendruck auf 1 psi (379 Hektopascal) statt der geplanten 5,5 psi fiel. Ham wurde nur durch die Tatsache gerettet, dass sein Sitz eine Art Sofakamin mit eigenem Innendruck war.

Trotz der Schwierigkeiten hat der Affe gute Arbeit geleistet. Wie bei der Bodenübung musste er an verschiedenen Hebeln ziehen und verfehlte nur zweimal von 50 Malen (auch hier wurde er mit einem kleinen Stromschlag bestraft). Bei der Landung wurde der Kontrolle ein weiteres Problem deutlich. Das Versagen ereignete sich während der Raketentrennung und des Fehlstarts der Rettungsrakete. Die für die endgültige Flugbahneinstellung bei der Landung verwendeten Bremsraketen (die in einem „Paket“ gebündelt und am Boden der Kabine festgeschnallt waren, um am Ende des Bremsvorgangs leicht abgenommen werden zu können) lösten sich vorzeitig. Daher fand das Bremsmanöver nicht am oberen Ende der Flugbahn statt. Die Kapsel kehrte dann in die Atmosphäre zurück, und aufgrund der mehrfachen Änderungen der Flugbahn war Ham bei maximaler Abbremsung einer Kraft von 14,7 G ausgesetzt. Die Probleme verließen das Raumschiff beim Abstieg nicht. Nach einem Flug von 16 Minuten und 39 Sekunden landete Ham im Atlantik, 679 Kilometer vom Startplatz und 90 Kilometer vom nächsten wartenden Schiff, dem Zerstörer USS Ellison, entfernt. Bei der Landung wurde die Kabine beschädigt, der Hitzeschild war abgerissen und es gab ein Leck, so dass Wasser in die Kabine eindrang und sie zu versinken drohte. Ein P2V-Such- und Rettungsflugzeug, das zur Überwachung der Landung und zur Lokalisierung der Kabine ins Wasser geschickt wurde, entdeckte die Mercury-Kabine 27 Minuten nach der Landung mit dem Kopf nach unten im Wasser. Das Kommando wies daraufhin die Marine an, Hubschrauber für eine frühzeitige Rettung anzufordern, da die Bergung des Bootes mindestens zwei Stunden gedauert hätte. Der nächstgelegene Hubschrauberträger, die USS Donner, schickte einen Such- und Rettungshubschrauber, der schließlich die sinkende Raumkapsel barg. Die Piloten schätzen, dass sich bis zur Bergung etwa 360 Liter Wasser in der Kabine angesammelt hatten. Zusätzlich zu den Schäden an der Kabinenwand drang auch Wasser durch ein Ventil in die Kabine ein (dasselbe Ventil, durch das in der Anfangsphase des Fluges Luft entwichen war und das offen blieb). Nach der Bergung transportierte der Hubschrauber die Kabine zur USS Donner, und die Tür wurde an Bord geöffnet. Die Marines fanden Ham wohlbehalten in seinem Sitz angeschnallt. Das Tier, das in guter Verfassung war, bekam einen Apfel und eine Orange aus der Kombüse, die es genüsslich verzehrte.

Hams Mission war kein eindeutiger Erfolg, so dass es notwendig war, Änderungen an der Rakete vorzunehmen und ihre Funktionsfähigkeit auf einem weiteren Testflug zu prüfen, bevor ein bemannter Raumflug durchgeführt werden konnte.

In der Zwischenzeit wurden auch beim anderen Teil des Experiments, dem Orbitalflug, Fortschritte erzielt. Es ging darum, die Atlas-Rakete für das Mercury-Programm weltraumtauglich zu machen, das mit Mercury-Atlas-1 spektakulär gescheitert war. Bei der Untersuchung des Unfalls wurde die Konstruktion der Rakete als mögliche Fehlerquelle verdächtigt. Die Atlas war eine so genannte Kerosin-Sauerstoff-Rakete (d. h. mit RP-1-Kerosin als Treibstoff und verflüssigtem Sauerstoff als Oxidationsmittel), die am 17. Dezember 1957 erstmals erfolgreich als militärische ballistische Rakete gestartet wurde. Die Konstruktionsphilosophie der Struktur war ziemlich einzigartig, die Ingenieure verwendeten die so genannte „Gasballon“-Methode: Die Tanks des Raumfahrzeugs bestanden aus rostfreiem Stahl, der dünner als Papier war, und wurden in dem Maße, in dem sie evakuiert wurden, mit Heliumgas mit einem Druck von 170-413 kPA gefüllt, was der gesamten Rakete strukturelle Stärke verlieh. Den Testern zufolge explodierte die Rakete oder fiel wegen unzureichender struktureller Festigkeit auseinander, so dass die nächste Atlas-Rakete mit einem Stahlband (in der Astronautensprache „Bonding Brake“ oder Gürtel genannt) als Verstärkung versehen wurde, um die strukturelle Schwäche der „dünnwandigen“ Version auszugleichen. Das Band wurde zunächst im Labor und im Windkanal getestet und für geeignet befunden, aber es gab eine lange Debatte zwischen der Space Task Group, der Air Force und Convair darüber, ob es eine geeignete Lösung sei. Schließlich empfahl die Mehrheitsmeinung von STG und Convair dem neuen NASA-Chef James Webb, den Flug zu genehmigen (Webb, der erst wenige Tage im Amt war, ging das Risiko ein, sich gegen die Air Force zu stellen, die über mehr Erfahrung im Betrieb der Rakete verfügte und gegen das Experiment war, und alle Konsequenzen eines Scheiterns auf sich und die NASA zu laden).

Seltsamerweise hatten die Ingenieure aber keinen orbitalen, sondern nur einen suborbitalen Test vorgeschrieben, die Rakete sollte die Mercury-Kapsel vorsichtshalber nur zu einem automatischen Raumsprung beschleunigen. Webbs Entscheidung wurde getroffen und die Rakete, die bemannte Rakete und die Rettungsrakete wurden schnell zusammengebaut und zum Start vorbereitet. Am 21. Februar 1961, um 9:28 Uhr (14:28 Uhr UTC), wurde das Raumschiff unter der Aufsicht von Lotsen des örtlichen Kontrollzentrums problemlos gestartet. Mehrere Menschen wagten beim Start kaum zu atmen, und es waren hörbare Seufzer der Erleichterung zu vernehmen, als die Rakete und das Raumfahrzeug nach einer Minute Flugzeit die maximale Q-Zone passierten und wie geplant weiter beschleunigten. Die Telemetrie zeigte nacheinander die Abschaltung der Trägerrakete, die Trennung des Raumfahrzeugs von der Rakete, die Trennung vom Rettungsturm, den Überschlag des Raumfahrzeugs zur Bremszündung, das Bremsmanöver und schließlich die Trennung des Bremspakets an. Der Funkkontakt wurde zu diesem Zeitpunkt aufgrund der Entfernung abgebrochen, doch bald meldete die ausfliegende USS Greene, dass sie Signale von der zurückkehrenden Kapsel und Rakete empfange und den Wiedereintritt visuell überwache. Im Landegebiet (eine Ellipse von 20×40 Meilen Durchmesser mit Fehlern) erwartete die USS Donner die Ankunft des Raumschiffs. Der Zerstörer entdeckte das Raumschiff, und die entsandten Rettungshubschrauber brachten Mercury innerhalb von 24 Minuten an Bord. Der Versuch war ein voller Erfolg.

Am 18. März 1961, um 11.49 Uhr (16.49 Uhr UTC), wurde Little Joe 5 von Wallop Island aus gestartet, aber dieses Mal funktionierte nicht alles richtig. Nur 20 Sekunden nach dem Start und 14 Sekunden vor dem Zeitlimit wurde die Rettungsrakete erneut aktiviert, das Raumschiff löste sich von der Rakete, schlug fast auf ihr auf und stürzte dann am Fallschirm ins Meer. Die Kapsel landete schließlich 28 Kilometer vom vorgesehenen Landepunkt entfernt mit einem leicht beschädigten Fallschirm. Die Analyse nach dem Flug ergab, dass der dynamische Druck (Luftwiderstand) eine solche strukturelle Verformungskraft auf die Struktur des Raumfahrzeugs ausübte, dass die Verdrehung des Rumpfes und das Hin- und Herbewegen des Rumpfes schließlich die Elektronik beeinträchtigte, was zu einem falschen Abbruchbefehl führte. Das Experiment war wieder nicht oder nur teilweise erfolgreich.

Der Start gab der Bodencrew auch die Möglichkeit, unter realen Bedingungen zu üben, wie sie später bei bemannten Raumtransporten auftreten werden. Am Tag des Starts wurde ein gepanzertes M113-Fahrzeug 300 Meter vom Startplatz entfernt geparkt, in dem die Besatzung – einschließlich des „Feuermeisters“, der den Start beaufsichtigte – Platz nahm und darauf wartete, dass der Knochenflieger im Lärm des Starts seine Arbeit verrichtete. Ein weiteres Fahrzeug – ein leerer, mit Asbest beschichteter Lastwagen – wurde 20 Meter vom Gasstrahldeflektor der Rakete entfernt geparkt, um die Position des mobilen Fluchtturms zu simulieren. Während der Startvorbereitungen gab es ein kleines Problem, bei dem die Temperatur des Treibstoffs bis nahe an den Siedepunkt anstieg und etwas Flüssigkeit aus der Rakete austrat. Der Betankungsvorgang wurde von einem Computer gesteuert, der zur Lösung des Problems angepasst werden musste.

Am 24. März 1961, um 12.30 Uhr Ortszeit (17.30 Uhr UTC), wurde die Rakete gestartet. Die Rakete stieg wie geplant auf, obwohl die Endgeschwindigkeit trotz der Änderungen an der Übergeschwindigkeit 26,7 ms höher war als geplant, was aber immer noch innerhalb der geplanten Grenzen lag. Die Flugbahn der Rakete verlief wie erwartet, sie erreichte nach 8 Minuten und 23 Sekunden Flugzeit eine Höhe von 182,7 km und landete 494 km vom Startplatz entfernt im Atlantik, nur 8 km vom vorgesehenen Landepunkt entfernt. Das Raumschiff sank auf den Meeresgrund, und es war keine Rettung und Bergung geplant. George Low, der NASA-Direktor für bemannte Raumfahrt, berichtete Jame Webb, dass „das Experiment gezeigt hat, dass alle größeren Probleme mit der Trägerrakete abgewendet wurden“. Dieser Erfolg ebnete den Weg für die bemannte Raumfahrt.

Nach dem ersten erfolgreichen Atlas-Raketentest haben die Vorbereitungen für den nächsten Test begonnen. Es steht nun fest, dass die verbesserte D-100-Serienrakete mit der Mercury-Kabine Nummer 8 für diesen Test verwendet wird. Die Verbesserung bestand darin, die Seitenwand der Rakete durch ein dickeres Material zu ersetzen, das eine größere strukturelle Stabilität versprach, um einen Absturz der Mercury-Atlas-1 aus diesem Grund zu vermeiden. Ursprünglich sollte die Atlas die Mercury-Kapsel auf einer langen ballistischen Flugbahn über den Atlantik bringen (2.000-2.500 km anstelle der 400-500 km des Mercury-Redstone-Raumsprungs), aber nach Gagarins Flug wurde der Flugplan völlig umgeschrieben und ein Orbitalflug mit einer Umdrehung geplant. Außerdem wurde ein Roboter-Raumschiff mit einem „Roboter“ ausgestattet, der nicht nur verschiedene Instrumente aufnehmen, sondern auch mit Hilfe eines speziellen Pumpensystems die Atmung imitieren konnte, um die Belastungen während des Fluges zu messen und so das Lebenserhaltungssystem zu testen. Nach Plan B hätte der Flug, wenn die Atlas-Rakete die erforderliche Geschwindigkeit nicht erreicht hätte, an einer beliebigen Stelle über dem Atlantik unterbrochen und in eine Mission umgewandelt werden können, die dem suborbitalen Flug mindestens so nahe kommt wie ursprünglich geplant.

Auf Wallop Island liefen die Vorbereitungen für den siebten Little-Joe-Start, da man es für unbedingt notwendig hielt, die gescheiterten Tests der LJ-5 und LJ-5A durchzuführen. Zu diesem Zweck nutzten sie die Mercury-Kabine Nummer 14, die diesmal mit noch mehr Instrumenten ausgestattet war. Der ursprüngliche Plan sah vor, dass die Rakete eine steile Flugbahn bis zu einer Höhe von 15 000 m aufsteigt, wo sie sich vom Raumfahrzeug lösen kann, der Rettungsturm sich ablöst, der Fallschirm sich aus dem Fallschirmgehäuse löst und die Landung beginnt. Es wurde erwartet, dass die maximale Q-Kraft etwa 5000 kgm² beträgt.

Am 28. April 1961, um 9:03 Uhr (14:03 Uhr UTC), erfolgte der Abflug. Beobachter sahen sofort, dass eines der Castor-Triebwerke nicht ansprang, so dass klar war, dass die Flugbahn viel niedriger sein würde. Am Ende brachte die Rakete das Raumfahrzeug auf eine Höhe von nur 4500 Metern, während die während des maximalen Q festgestellte Kraft fast doppelt so hoch war. Der geplante Abbruch des Fluges erfolgte in der 33. Sekunde. Das Raumschiff landete schließlich 3,5 Kilometer vom Landepunkt entfernt und wurde vom Rettungshubschrauber ohne Probleme abgehoben. Angesichts der Struktur, die die doppelte Last tragen kann, wurde das Experiment als Erfolg gewertet, obwohl die Flugbahn völlig daneben lag.

Die neuen Pläne sahen vor, dass Mercury-Atlas-4 im Orbit fliegen sollte, nicht suborbital, sondern im Orbit, mit nur einer Umkreisung der Erde. Während dieser Zeit konnte das Verhalten der Rakete und des Raumfahrzeugs während des gesamten Startvorgangs beobachtet werden (und die Rakete drei Tage lang, bis sie durch natürliche Abbremsung wieder in die Atmosphäre eintrat). Im Grunde genommen war alles (Beschleunigung, Raketentrennung, Abbremsen, Wiedereintritt) sehr ähnlich wie bei den Weltraumsprüngen, nur in einem größeren Maßstab, mit einer höheren Belastung der Struktur, einem höheren Hitzeschild und einem größeren Gebiet, das von den auf See eingesetzten Such- und Rettungsteams abgedeckt werden musste.

Am 13. September 1961 wurde schließlich die vierte Mercury-Atlas-Sonde gestartet und umkreiste erfolgreich die Erde. Die größte Frage nach dem Start war, ob die strukturelle Verstärkung durch die verdickte Seitenwand für die Rakete ausreichend sein würde. Obwohl die Instrumente in den ersten Sekunden starke Vibrationen maßen, hielt die Rakete sowohl dieser Belastung als auch der anschließenden maximalen dynamischen Vibration (der maximalen Vibrationsbelastung, genannt max Q, die mit der Luftdichte und Geschwindigkeit variiert) gut stand. Das Raumschiff hat einige Flugparameter unter- oder überschritten und sich schließlich auf einer etwas anderen, aber zufriedenstellenden Umlaufbahn um die Erde eingependelt. Die einzige Anomalie, die während des Orbits beobachtet wurde, betraf das Sauerstoffversorgungssystem, dem das zur Versorgung des Astronauten benötigte Gas (offenbar aufgrund eines kleinen Lecks in Abwesenheit eines Benutzers) viel schneller als geplant ausging. Die anderen Systeme funktionierten zufriedenstellend. Am Ende der einfachen Umlaufbahn, in der Nähe von Hawaii, bremste das Kontrollsystem das Raumschiff mit Bremsraketen ab, und die Kapsel begann ihren Wiedereintritt in die Atmosphäre. Nach einer Flugzeit von 1 Stunde 49 Minuten und 20 Sekunden landete sie 176 Kilometer von den Bermudas entfernt, wo sie von dem Zerstörer USS Decatur an Bord genommen wurde. Der Flug war erfolgreich, und die anschließende Analyse bewertete alle Vorgänge als zufriedenstellend.

Mercury-Scout-1 war ein separates NASA-Experiment, das nicht dazu diente, die Fähigkeiten und die Eignung der Mercury-Hardware zu bewerten, sondern um das Funkverfolgungsnetz am Boden für nachfolgende Flüge zu testen. Zur Zeit des Mercury-Programms gab es noch keine geostationären Kommunikationssatelliten, so dass die Funkkommunikation mit Raumfahrzeugen in der Erdumlaufbahn über bodengestützte Funkstationen und Schiffe, die entlang der voraussichtlichen Flugbahn eines späteren bemannten Raumfahrzeugs auf den Meeren patrouillierten, abgewickelt wurde. Das Prinzip bestand darin, dass der Kontakt über Kurzwelle (RH), Ultrakurzwelle (URH) oder Ultrahochfrequenz (UHF) sowie über Radarsignale im C- und S-Band hergestellt wurde, sobald sich das Raumschiff einer Empfangsstation bis auf wenige hundert Kilometer näherte. Außerhalb der Reichweite der Bodenempfangsstationen flog das Raumfahrzeug ohne Bodenkontakt. Die Stationen selbst waren über Land, Unterseekabel und Langwellenfunkverbindungen mit dem Kontrollzentrum der NASA verbunden.

Geplant war, mit einer modifizierten Scout-Rakete einen Miniatur-Kommunikationssatelliten zu starten, der das Mercury-Raumschiff simulieren sollte. Der 67,5 kg schwere MS-1-Satellit hatte die Form eines quadratischen Kastens und enthielt zwei Kommandoempfänger, zwei Mini-Positionsbaken, zwei Telemetrie-Baken, S- und C-Band-Radartransponder und Antennen; die Instrumente wurden von einer 1500-Wattstunden-Batterie gespeist. Der erste Startversuch von Mercury-Scout-1 fand am 31. Oktober 1961 statt, aber das Triebwerk der Rakete sprang nicht an. Die Besatzung überprüfte die Zündkabel und setzte für den nächsten Tag einen neuen Start an. Am 1. November 1961 um 10:32 UTC (15:32 Uhr) wurde der Versuchsträger gestartet, doch in der 28. Flugsekunde begann die erste Stufe der Rakete zu zerfallen, und in der 43. Sekunde gab die Steuerung den Befehl zur Selbstzerstörung. Das Versagen wurde auf die Ungeschicklichkeit eines Technikers zurückgeführt, der einen der Kabelbäume des Steuersystems falsch herum eingebaut hatte. Später sagte die NASA die Mercury-Scout-Tests ab, da es anderen Versuchsflügen bereits gelungen war, die Erde zu umkreisen und das Ortungssystem zu testen.

Menschliche Flüge

Nach vorbereitenden unbemannten Flügen war Mercury-Redstone-3 der erste Versuch der NASA, einen amerikanischen Astronauten ins All zu bringen. Aufgrund der fortschrittlichen und erfolgreichen Weltraumexperimente der Sowjets hatte sich das Programm bereits auf orbitale und suborbitale Raumsprünge verzweigt, und der erste Flug mit einem Menschen im Raumschiff war als Raumsprung geplant. Die Amerikaner wollten, dass der erste amerikanische Astronaut der erste Mensch im Weltraum wird, aber die sowjetischen Ingenieure kamen der NASA zuvor und starteten am 12. April 1961 Wostok-1 mit Juri Gagarin an Bord, und die Vereinigten Staaten verloren dieses Kapitel des Wettlaufs ins All. Der sowjetische Flug erhöhte nur den Druck auf die NASA, und John F. Kennedy drängte die USA, als Reaktion darauf so bald wie möglich ein Space Shuttle ins All zu schicken.

Als Ergebnis eines besonderen Auswahlverfahrens – der NASA-Crew-Selection-Manager Robert Gilruth ließ die Astronauten-Kandidaten selbst darüber abstimmen, wen sie neben sich selbst am besten für den ersten Flug geeignet hielten – wurde Alan Shepard für den historischen Flug nominiert.

Nach dem Erfolg des Fluges hatte Präsident John F. Kennedy den richtigen Bezugspunkt, um das US-Raumfahrtprogramm zu erweitern, indem er 20 Tage später vor dem US-Kongress das Apollo-Programm ankündigte. Alan Shepard wurde vom Präsidenten für seine Leistungen mit der NASA Distinguished Service Medal ausgezeichnet, und Medienberichte machten ihn zum Nationalhelden.

Die Kabine lag 38 Jahre lang in einer Tiefe von rund 4 500 Metern auf dem Meeresgrund, als die Firma Oceaneering unter der Leitung von Curt Newport sie zunächst suchte und dann im Rahmen einer vom Fernsehsender Discovery Channel gesponserten Expedition mit Hilfe von Tiefseetauchrobotern an die Oberfläche brachte. Drei frühere Versuche von Oceaneering, die Kabine mit Hilfe von Technologien zu lokalisieren, die für die Bergung des Wracks der Raumfähre Challenger entwickelt worden waren, sowie mit Daten der NASA scheiterten 1987, 1992 und 1993. Newport überredete später den Fernsehsender Discovery Channel, eine eigene Expedition zu finanzieren, die ausschließlich der Suche und Bergung des Raumschiffs diente. Die Expedition, die in der zweiten Aprilhälfte 1999 in See stach, entdeckte das relativ intakte „Wrack“ am 1. Mai 1999 und brachte es am 20. Juli 1999 (dem 30. Jahrestag der Mondlandung) an die Oberfläche. Die Kapsel wurde zur Ausstellung in das Kansas Cosmosphere and Space Center gebracht.

Nach mehreren Verzögerungen erfolgte der Start am 20. Februar 1962 um 9:47:39 Uhr (14:47:39 UTC), Florida-Zeit. Diesmal funktionierte die Atlas perfekt, und die Sonde befand sich in einer elliptischen Umlaufbahn von 159×265 km, fast genau wie geplant. Glenns Aufgaben waren die Überwachung der Instrumente, die Beobachtung der Erdoberfläche, verschiedene Körperbewegungen und visuelle Beobachtungsübungen sowie die manuelle Steuerung des Raumschiffs. In der ersten Umlaufbahn funktionierte das Raumfahrzeug einwandfrei, aber am Ende der Umlaufbahn trat ein kleines Problem auf: Eine der Ruderdüsen begann zu versagen, und Glenn musste von Zeit zu Zeit manuell ausgleichen. Außerdem wurde die Stadt Perth in Australien beobachtet, und um das Raumschiff herum erschienen mysteriöse Funken (Glenn nannte sie „Glühwürmchen“) über dem Pazifik (erst viel später wurde das Phänomen entschlüsselt, bei dem es sich um Eissplitter handelte, die sich durch die Ablösung von gefrorenem Schneematsch von den Wänden des Raumschiffs durch das Sonnenlicht gebildet hatten und die im Sonnenlicht hell wie Funken leuchteten). Am Ende des ersten Orbits zeigte ein Instrument, dass der Hitzeschild nicht in einer festen Position war und sich beim Abbremsen für den Wiedereintritt hätte lösen können. Von da an arbeitete die Kontrolle daran, das Problem zu lösen.

Der zweite und dritte Durchgang verliefen ähnlich wie der erste, mit visuellen Beobachtungen und manueller Kompensation der Ablenkungswirkung der defekten Düse. Das ständige Gegensteuern verbrauchte jedoch zu viel Treibstoff, so dass das Raumschiff nach einiger Zeit abdriften musste. Am Ende des dritten Orbits war es Zeit zu landen. Die Kontrolle wies Glenn an, das so genannte Landepaket (ein Bremsraketenpaket, das mit Lederriemen am Hitzeschild befestigt ist) nicht zu lösen, sondern es an Ort und Stelle zu belassen, bis die durch den Wiedereintritt erzeugte Hitze es verbrannt und gelöst hat, so dass der Hitzeschild so lange wie möglich befestigt bleiben kann, sobald die Luftkräfte ihn an Ort und Stelle halten können. Die Lösung funktionierte, Glenn zeigte eine sanfte Landung, obwohl man befürchtete, dass sich das Raumschiff bei der Landung wegen vorzeitiger Erschöpfung des Treibstoffs nicht stabilisieren konnte und Friendship 7 weit über seine Auslegung hinaus schwankte. Schließlich landete das Raumfahrzeug nach einer Flugzeit von 4 Stunden 55 Minuten und 23 Sekunden im Atlantik in der Nähe der Turks- und Caicosinseln, 64 Kilometer vom geplanten Landepunkt entfernt. Das Raumschiff wurde an Bord des Zerstörers USS Noa genommen.

Nach dem Flug wurde Glenn von Präsident John F. Kennedy mit der Distinguished Service Medal ausgezeichnet.

Mercury-Atlas-7 war der vierte Flug der NASA mit einem Menschen an Bord und der zweite, bei dem die Sonde in der Erdumlaufbahn flog und drei Umläufe absolvierte. Mit Wostok-1 und -2 sowie Mercury-Atlas-6 war das Kapitel des Wettlaufs um die Entsendung des ersten Astronauten ins All bereits zugunsten der Sowjetunion entschieden, doch die USA wollten das Programm fortsetzen, zum einen, um zu beweisen, dass der erste amerikanische Orbitalflug kein Zufall war, zum anderen, um die nötige Erfahrung zu sammeln, um das Allzeithoch des Mondes zu erreichen. Auf jeden Fall wurde der Zweck des Fluges dahingehend geändert, dass der Astronaut während der drei Erdumkreisungen mehr wissenschaftliche Aufgaben durchführen sollte, im Gegensatz zu den für Glenn vorgesehenen technischen Beobachtungen und Aufgaben. Das neu gegründete Ad-hoc-Komitee für wissenschaftliche Aufgaben und Ausbildung für den Programmausschuss „Der Mensch im Weltraum“ sah fünf neue Aufgaben für den Astronauten vor: das Loslassen eines farbigen Ballons vom Raumschiff, der während des Fluges an den Merkur gefesselt war, die Beobachtung des Verhaltens einer Flüssigkeit in einer versiegelten Flasche in der Schwerelosigkeit, die Verwendung eines Lichtmessers zur Beobachtung eines Lichtblitzes auf der Erdoberfläche, die Aufnahme meteorologischer Fotos mit einer Handkamera und die Untersuchung des Glühens der Atmosphäre. Neben den Änderungen an den Aufgaben wurde auch das Raumfahrzeug modifiziert: Um Gewicht zu sparen, wurden einige Vorrichtungen, die sich als unnötiger Überschutz erwiesen oder im Vergleich zu früheren Flügen keine zusätzlichen Daten mehr lieferten, entfernt, und die Verkabelung des Landepakets wurde geändert, um eine Wiederholung des Problems zu vermeiden, das bei Mercury-Atlas-6 aufgetreten war, als man während des Fluges befürchtete, dass sich der Hitzeschild von Glenn vorzeitig lösen und das Raumfahrzeug beim Eintritt in die Atmosphäre verglühen könnte.

Im März 1962 kam es zu einer unerwarteten Komplikation in Bezug auf die Person des für den Flug vorgesehenen Astronauten. Der nächste Astronaut, der für den Flug nominiert wurde, war Deke Slayton, der von Robert Gilruth auf einer Pressekonferenz am 29. November 1961 öffentlich genannt wurde. Zuvor war bei Slayton jedoch ein Herzleiden namens idiopathisches Kammerflimmern diagnostiziert worden, über das die Mediziner geteilter Meinung waren, das aber am Ende einer mehrstufigen Untersuchung nicht als Hindernis für eine Tätigkeit als Astronaut angesehen wurde. Anfang 1962 ordnete NASA-Chef James Webb jedoch eine neue Untersuchung an, die wiederum widersprüchliche medizinische Gutachten ergab. Webb akzeptierte jedoch die Meinung eines dreiköpfigen Gremiums hochrangiger amerikanischer Medizinexperten, die es für unsicher hielten, Slayton in den Weltraum zu schicken, und am 15. März 1962 wurde die Entscheidung getroffen, den ursprünglich ernannten Astronauten zu ersetzen. Interessanterweise wurde er nicht von seinem offiziell ernannten Ersatzmann, Wally Schirra, sondern von Glenns ehemaligem Ersatzmann, Scott Carpenter, ersetzt.

Das Raumschiff, das von seiner Besatzung den Namen Aurora 7 erhielt, wurde am 24. Mai 1962 um 7.45:16 Uhr Ortszeit (12.45:16 Uhr UTC) von Cape Canaveral Launch Pad 14 gestartet. Carpenter absolvierte drei Erdumkreisungen, führte zuvor geplante Experimente durch und testete eine neue Art von Astronautennahrung. Mehrere Experimente schlugen fehl (Wolken verhinderten die Beobachtung der von der Oberfläche gestarteten Leuchtraketen, der Ballon des Ballonexperiments blies sich nicht richtig auf und sein Halteseil verhedderte sich an der Raumsonde), und die neue Nahrung wurde nicht gut getestet, sie bröckelte, was in der Schwerelosigkeit zu Problemen hätte führen können. Carpenter hatte auch Probleme mit der Handhabung des Raumschiffs. Im Allgemeinen war die den Aufgaben zugewiesene Zeit kürzer als nötig, was zu einer Eile seitens der Astronauten führte, die wiederum Fehler zur Folge hatte. Er aktivierte unnötige Modi des Lenksystems und ließ Systeme parallel laufen, was unnötig Kraftstoff verbrauchte. Infolgedessen wurde viel mehr Treibstoff verbraucht als geplant, was die Kontrolle beim Wiedereintritt beeinträchtigte.

Nach dem Flug wurde Carpenter mit der NASA Distinguished Service Medal ausgezeichnet, aber aufgrund von Fehlern, die bei der Auswertung des Fluges entdeckt wurden, wurde er anschließend nicht für einen weiteren Flug nominiert.

Mercury-Atlas-8 war der fünfte Flug des Mercury-Programms mit einem Astronauten an Bord. Es war auch der dritte Flug, bei dem ein Raumfahrzeug erfolgreich in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht wurde. Der Flug ist auch unter dem Namen Sigma 7 bekannt, da der Kommandant des Raumschiffs (in Ausübung seines Vorrechts) dies als sein Rufzeichen wählte. Das Mercury-Raumschiff startete am 3. Oktober 1962 von Cape Canaveral Launch Pad 14 mit dem Astronauten Wally Schirra, einem Navy-Piloten und Mitglied der Original Seven, an Bord.

Der Flug dauerte 9 Stunden, 13 Minuten und 11 Sekunden und führte zu sechs Umrundungen der Erde. Damit wurde die Leistung der beiden vorangegangenen Mercury-Flüge im Wesentlichen verdoppelt. Ursprünglich waren sieben Erdumrundungen geplant, doch aufgrund der begrenzten Rettungskapazität für den Einsatz auf See und der daraus resultierenden Optimierung wurde der endgültige Flugplan auf sechs Erdumrundungen reduziert. Die Sonde flog in einer elliptischen Umlaufbahn von 285×153 Kilometern und absolvierte jede Umrundung in 89 Minuten.

Für Schirra entwickelte die NASA eine Reihe von Operationen, deren Hauptziel es war, möglichst viel Treibstoff für das Manöver zu sparen. Zu diesem Zweck driftete das Raumschiff viel ohne Korrektur (in Schirras Worten: „Schimpansenmodus“), und wenn der Astronaut die Triebwerke manuell steuerte, war das Hauptziel, eine maximale Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Während des größten Teils der Reise wurde das automatische Steuerungssystem des Raumschiffs getestet, und der Astronaut führte Navigationsexperimente auf der Grundlage der Positionen der Sterne durch. Abgesehen von einigen anfänglichen Problemen mit der Temperaturregelung von Schirras Raumanzug verlief der Betrieb perfekt, und das Raumschiff verbrauchte weniger Treibstoff für das Manövrieren als bei allen vorherigen Flügen.

Der Flug endete mit einer ersten Landung im Pazifischen Ozean (nahe der Datumsgrenze bei den Midway-Inseln). Die erste US-Raumfahrtmission von längerer Dauer war auch die erste Merkur-Landung, die in einer Analyse nach der Landung in allen Einzelheiten als fehlerfrei beurteilt wurde. Nach der Landung wurde Schirra mit der President“s Distinguished Service Medal ausgezeichnet,

Mercury-Atlas-9 war der letzte Flug des Mercury-Programms am 15. Mai 1963. Mit einem Flug, der 34 Stunden, 19 Minuten und 49 Sekunden dauerte und bei dem die Erde 22 Mal umkreist wurde, überschritt die NASA zum ersten Mal die Zeitgrenze von einem Tag. Der Passagier an Bord des Raumschiffs Faith 7 war Gordon Cooper – der letzte Astronaut der Original Weeks, der noch nicht geflogen war und keine gesundheitlichen Probleme hatte -, der eine Reihe von Problemen gelöst und einen Modellflug durchgeführt hatte. Die Mission war länger als alle vorherigen Mercury-Flüge zusammen.

Der komplizierteste Teil des Fluges ereignete sich um den 19. Orbit herum, als einige Systeme des Raumfahrzeugs auszufallen begannen. Infolgedessen verlor Cooper die Fähigkeit, einen automatisch gesteuerten Wiedereintritt vorzunehmen, und musste die Landung selbst mit manueller Steuerung durchführen (die manuelle Methode war unvergleichlich ungenauer als die automatische, was zu einer gefährlichen Situation führte). Trotzdem gelang Cooper eine perfekte Landung im Pazifik in unmittelbarer Nähe der Rettungsteams, die ihn abholen sollten.

Der Prestigeverlust des Mercury-Programms war endgültig, denn dieser Flug stellte den Höhepunkt des Programms dar, während die Sowjetunion bereits am 11. August 1962 Wostok-3 und einen Tag später Wostok-4 gestartet hatte, die in einem gleichzeitigen Flug 65 bzw. 48 Erdumrundungen absolviert hatten, eine Leistung, die weit unter der des Mercury-Raumschiffs und der Astronauten lag.

Zum Verständnis des Mercury-Programms und zur Bewertung seiner Leistung dient das Vostok-Programm als Vergleichsmaßstab. Während Präsident Eisenhower den Satelliten als US-Attraktion des Internationalen Geophysikalischen Jahres ankündigte, eröffnete er gleichzeitig einen seltsamen Wettbewerb zwischen amerikanischer und sowjetischer Hochtechnologie. Was die Satelliten betrifft, so brachten die Sowjets immer wieder wichtige Meilensteine ins All (den ersten Satelliten, das erste Lebewesen, die erste Sonde, die den Mond erreichte usw.), während die Amerikaner hinter den sowjetischen Errungenschaften zurückblieben. Das Mercury-Programm sollte diese Situation umkehren und erhielt mit dem sowjetischen Wostok-Programm einen Konkurrenten (obwohl das Wostok-Programm von den Sowjets unter völliger Geheimhaltung vorbereitet wurde, wurden weder sein Name noch seine erwarteten Leistungen veröffentlicht).

Doch das Rennen um den ersten Menschen im Weltraum verloren die Amerikaner erneut, trotz der Bemühungen von Mercury. Am 12. April 1961, als die Vorbereitungen für den ersten Merkur-Raumsprung in vollem Gange waren, brachte die Sowjetunion das Raumschiff Wostok-1 mit dem ersten Astronauten der Welt, Juri Gagarin, an Bord in die Umlaufbahn. Die Reise von Wostok-1 in einer Umlaufbahn überstieg auch bei weitem die Obergrenze der amerikanischen suborbitalen Raumfahrtkapazitäten, und beim allerersten (angekündigten) Versuch gelang den Sowjets ein Orbitalflug. Das amerikanische Ziel, den ersten Menschen in den Weltraum zu bringen, ging wieder verloren, und bevor die Öffentlichkeit einen Erfolg des Mercury-Teams sehen konnte, hatten die Sowjets wieder einmal den Triumph der Ersten errungen.

Um dem Gagarin-Flug noch eins draufzusetzen, brachten die Sowjets mit großer Mühe die mageren Weltraumsprünge von Alan Shepard und dann Gus Grissom zustande, und am 6. August 1961 starteten die Sowjets Wostok-2 mit German Tjitow an Bord, der mehr als einen ganzen Tag lang im Weltraum kreiste. 15. August 1962 erhielt das Merkur-Programm einen weiteren Schlag von seinem Konkurrenten, als zunächst Wostok-3 und kurz darauf Wostok-4 gestartet wurden und Andrijan Nikolajew und Pawel Popowitsch den weltweit ersten gleichzeitigen Raumflug durchführten, bei dem die beiden Raumschiffe nur 5 km voneinander entfernt waren. Außerdem verbrachten die beiden sowjetischen Astronauten 3 bzw. 4 Tage im Weltraum und übertrafen damit bei weitem den Weltraumrekord von Tjitow, während sich das Mercury-Programm damals in seiner dritten Umlaufbahn befand, die John Glenn und Scott Carpenter in wenigen Stunden umrundeten. Am 15. Mai 1963 erreichte das Mercury-Programm mit dem Flug von Gordon Cooper, der anderthalb Tage im Weltraum dauerte, seinen Höhepunkt, aber die Sowjets sorgten einen Monat später für eine noch größere Sensation im Weltraum: 1963 wurde das Mercury-Programm mit dem ersten amerikanischen Astronauten, Scott Glenn und John Lennart, abgeschlossen. Am 14. Juni 1963 starteten die Sowjets Wostok-5 mit Waleri Bikowski an Bord, was an sich keine große Leistung gewesen wäre, aber zwei Tage später starteten sie Wostok-6 mit Walentina Tjershkowa, der ersten Astronautin der Welt, an Bord. Die beiden Astronauten waren 3 bzw. 5 Tage im All (3 Tage gleichzeitig) und haben damit den Rekord für die Dauer eines Raumflugs weiter ausgebaut.

In Anbetracht dessen hat das Mercury-Programm sein Ziel verfehlt und wurde von seinem Konkurrenten, dem sowjetischen Vostok-Programm, völlig in den Schatten gestellt.

Merkur-Atlas-10

Während des Programms gab es keine vordefinierten Flugpläne, aber bei der Ressourcenzuteilung (Produktion und Zuweisung von Raketen und Raumfahrzeugen zu bestimmten Flügen) wurde auch ein achter (oder sechster, wenn man nur Orbitalflüge betrachtet) Flug mit der Bezeichnung Mercury-Atlas-10 ins Auge gefasst. Das McDonnell-Raumschiff der Serie 15 des Herstellers war für einen Langstreckenflug – zunächst einen ganzen Tag – vorgesehen, der nach den erforderlichen Modifikationen am 16. November 1962 in Cape Canaveral eintraf. Nach dem Mercury-Atlas-8-Flug wurde erwogen, einen Simultanflug mit der Mercury-Atlas-10 – und ihrer Ersatzkapsel, die als Mercury-Atlas-11 bezeichnet wurde – als Modell für die Simultanflüge der Sowjets mit Wostok-3 und Wostok-4 durchzuführen. Es blieb jedoch bei dieser Idee und die Vorbereitungen für den Flug wurden als eintägige Einzelmission fortgesetzt. Anfang 1963 wurde die Idee geäußert, den Flug auf drei Tage auszudehnen, der Pilot wurde inoffiziell benannt, die Rotation zwischen den Original Weeks sollte mit Alan Shepard beginnen, und inoffizielle Quellen nannten das Flugziel: Freedom 7 II.

Im April 1963 änderten sich jedoch die künftigen Mercury-Pläne, und in den Mitteilungen der NASA wurde Mercury-Atlas-9 zunehmend als Höhepunkt des Programms bezeichnet. Am 11. Mai 1963 schloss die NASA einen weiteren Flug schließlich ganz aus. Präsident Kennedy überließ die Angelegenheit dann der NASA, die schließlich im Sommer 1963 beschloss, keine Ressourcen für einen weiteren Flug zu verschwenden, sondern sich auf die Programme Gemini und Apollo zu konzentrieren.

Ursprünglich hatte die NASA 1961, als das Mercury-Programm noch in den Kinderschuhen steckte, die Fortführung des Programms erwogen, und die Leitung kam zu dem Schluss, dass die Ein-Mann-Orbitalflüge mit einem Zwei-Mann-Raumschiff fortgesetzt werden sollten. Ende 1961 wurde die Space Task Group innerhalb der NASA mit der Aufgabe betraut, Pläne für die Raumfahrtprogramme nach dem Ende des Quecksilbers zu entwickeln (insbesondere das Apollo-Programm, das Mondstartprogramm) und die NASA bei der Entwicklung von Raumfahrzeugen gegenüber den Herstellern zu vertreten. Damit legte diese Gruppe die theoretischen Grundlagen für die Folgemaßnahmen nach der Quecksilberkrise. Die ersten Pläne betrafen die Weiterentwicklung des Merkur-Raumschiffs: Während der Arbeitsjahre wurde ein mögliches neues Programm als „Zwei-Mann-Merkur“, „verbesserter Merkur“, „Merkur Mark II“ oder einfach „Mark II“ bezeichnet. Die Anforderungen der Mondmissionen, wie z. B. die Manövrierfähigkeit von Raumfahrzeugen, das Rendezvous im Weltraum und das Andocken, waren jedoch eine so große Veränderung, dass man sich von den technischen Grundlagen des Merkurs entfernte und völlig neue Grundlagen schuf, wobei man natürlich die mit dem Merkur gewonnenen Erfahrungen nutzte. Auf Vorschlag von Alex P. Nagy, dem aus Ungarn stammenden stellvertretenden Direktor für Öffentlichkeitsarbeit der NASA, erhielt das Programm einen neuen Namen und neue technische Inhalte. Das Gemini-Programm, ein vorbereitendes Begleitprogramm zum Apollo-Programm, wurde am 7. Dezember 1961 von Robert Gilruth, dem Leiter der Space Task Group, angekündigt. Nach zweieinhalb Jahren Planung und Vorbereitung wurde Gemini-1 am 8. April 1964 mit einem unbemannten Testflug gestartet.

Quellen

  1. Mercury-program
  2. Mercury-Programm
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