Gemini-programmet, del 1
Av Per Olav Sanner
|
Artikkel publisert i Nytt om Romfart, 25. årgang, nummer 95, juli-september 1995, sidene 24-29 av Norsk Astronautisk Forening/www.romfart.no.
|
Skriv ut
Tips bekjent
|
Det er i år 30 år siden de første bemannede Gemini-ferdene tok til. I en serie artikler i dette og fremtidige Nytt om Romfart vil programmet bli presentert på en kortfattet måte. Hva ble utført i løpet av Gemini-prosjektet? Hvorfor ble det satt igang? For mange er dette spennende kapitlet i romfartshistorien gått i glemmeboken, men det fortjener så absolutt å bli tørket støv av!
Opprinnelsen
USAs første bemannede romprogram var Mercury-prosjektet. Dette hadde som hovedmål å sende amerikanske astronauter opp i jordbane, og forarbeidet kom i gang på slutten av 1950-tallet.
Første bemannede ferd (som riktignok kun fulgte en enkel kastebane) fant sted i 1961. I 1962 gikk et Mercury-fartøy for første gang inn i jordbane med en astronaut om bord, og siste ferd i programmet gikk av stabelen i 1963. (Vi vil komme tilbake til Mercury i en liten artikkelserie etter hvert som 35-årsjubileene for de enkelte ferdene markeres. Første artikkel i den serien er Mercury-programmet, del 1 i Nytt om Romfart nummer 99, 1996, sidene 35-43.)
Allerede ved inngangen til 1960-årene var man i USAs National Aeronautics and Space Administration (NASA) begynt å sysle med planer om bemannede ferder til Månen. Disse planene ble sanksjonert politisk gjennom president Kennedys tale 25. mai 1961, der han erklærte at USA burde sette seg som mål å sende en mann til Månen og returnere ham til Jorden før tiåret var omme. Apollo-programmet var i gang.
Da Kennedy holdt denne talen, hadde kun én amerikaner vært i rommet, og det på en ferd som bare varte rundt et kvarter. Det lå i kortene at mye arbeid gjenstod før det kunne bli aktuelt å sende folk av gårde til vår naboklode. Spørsmålene var mange.
Ville mennesket kunne klare seg i rommet i lengre tid? (En måneferd ville ta fra én til to uker å gjennomføre.)
Lot det seg gjøre å koble sammen romfartøyer? (I 1961 var det fortsatt flere alternativer med hensyn til hvordan ferden skulle gjennomføres, men de fleste av dem krevde møter og sammenkoblinger mellom fartøyer. Uansett ville denne teknikken være uunnværlig ved bygging og drift av fremtidige romstasjoner i jordbane.)
Kunne astronauter iført romdrakter arbeide utenfor fartøyets beskyttende atmosfære?
Hva med mulighetene for å foreta presisjonslandinger på forutbestemte steder ved tilbakekomsten til Jorden?
Mye nytt utstyr måtte også utvikles for at måneferdene skulle bli mulige, så som brenselceller, møteradarer og datamaskiner for romfartøyene.
Sist, men ikke minst, hadde man behov for å trene opp astronauter og bakkekontrollører. Det ville nemlig gå noen år mellom avslutningen av Mercury og starten på Apollo, og nyvunne erfaringer måtte vedlikeholdes og utvikles.
Behovet for å få svar på disse spørsmålene avfødte idéen om et nytt prosjekt som skulle komme mellom Mercury og Apollo. Den 7. desember 1961 ble det offisielt kunngjort at et nytt prosjekt skulle igangsettes. Romfartøyet skulle være en videreutvikling av Mercury-kapselen, og det skulle ha plass til to personer. Selve den trykksatte kapselen som besetningen skulle oppholde seg i, var av form og størrelse svært lik Mercury-fartøyene, men ettersom det nye romskipet ble utstyrt med store seksjoner for bremseraketter og manøvreringsmotorer, ble dets lengde og diameter på henholdsvis 5,6 m og 3,0 m mot Mercurys 2,9 m og 1,9 m.
Opprinnelig ble det omtalt som Mercury Mark II, men i januar 1962 fikk det det mer velklingende navnet Gemini. Man så for seg en meget rask utviklingsfase med de første oppskytingene i 1963 og siste ferd i 1965.
Utviklingen
Gemini-fartøyenes systemer skulle være samlet i forskjellige moduler for å forenkle byggingen og utprøvingen av kapslene, men dette øket vekten. Et typisk Gemini-fartøy hadde en maksimalvekt i underkant av 3,8 tonn, mot Mercurys drøye 1,3 tonn. Gemini krevde derfor en kraftigere bærerakett enn Mercury, som på ferdene til jordbane ble skutt opp med Atlas. Valget falt på Titan II, som var under utvikling for det amerikanske flyvåpenet som bærerakett for atomstridshoder.
Titan II var attraktiv på grunn av sin relativt enkle oppbygning og det faktum at drivstoffene kunne lagres over tid, noe som gjorde den fleksibel. Brennstoffene var hydrazin og usymmetrisk dimetylhydrazin. Oksidasjonsmiddelet var nitrogentetroksid. Dessuten var det den kraftigste raketten USA hadde til disposisjon på det tidspunktet.
Viktig var det også at raketten allerede var delvis kvalifisert til å frakte mennesker. Det vil si at den hadde systemer som overvåket raketten og varslet besetningen i romfartøyet dersom noe var i ferd med å gå galt. Flyvåpenet opererte nemlig på denne tiden med planer for en bemannet romglider (Dyna-Soar, også kjent som X-20), som opprinnelig skulle skytes opp med Titan II (senere Titan III) og lande som et fly etter endt oppdrag. Planene ble skrinlagt, men vil bli kort omtalt i siste del av denne artikkelserien.
Men Gemini trengte flere raketter. Til sammenkoblingsprøvene valgte man Agena-raketten, som var ferdig utviklet og meget pålitelig. Agena skulle skytes opp med en Atlas-rakett få timer før Gemini på de ferdene hvor sammenkobling var aktuelt, og Gemini skulle koble seg sammen med Agena ved hjelp av et sammenkoblingssystem montert på målraketten.
Som et ledd i arbeidet med å redusere vekt og forenkle fartøyet, droppet man tanken om å utstyre kapselen med et redningstårn som skulle trekke den vekk fra bæreraketten i tilfelle denne sviktet. I stedet utviklet man utskytingsseter som ville få astronautene ut i noenlunde sikker avstand fra raketten og romfartøyet, hvoretter de skulle lande i fallskjerm.
Lenge var man interessert i å la Gemini lande på fast grunn ved hjelp av en såkalt paraglider. Dette var en slags vinge som kunne foldes ut før landing. Den ville være styrbar slik at astronautene kunne sette fartøyet, som skulle henge under vingen, ned med stor presisjon. Dette ville spare betydelige summer, som i Mercury-prosjektet gikk med til å holde flåtestyrker i beredskap ulike steder på verdenshavene for å plukke opp besetninger og deres fartøyer etter landing. Utviklingsproblemer og budsjettoverskridelser førte imidlertid til at paraglideren ble forkastet og Gemini endte opp med et vanlig fallskjermsystem.
Problemer og overskridelser forfulgte flere av Gemini-prosjektets viktigste komponenter i utviklingsfasen. Man hadde undervurdert vanskene og kostnadene, og det viste seg at «ferdige» systemer, som Titan II og Agena, trengte en god del uforutsett forarbeid. Også brenselcellene og manøvreringsmotorene utgjorde store stykker av problemkaken. Koblet med stadig tilbakevendende pengemangel førte dette til at første ubemannede oppskyting kom først i 1964. Ennå gjenstod en del arbeid før amerikanske astronauter kunne fly i rommet igjen, men endelig begynte det å bli fart i sakene.
Suksess på første forsøk
Klokken 11.00.01 lokal tid 8. april 1964 lettet Gemini 1 fra Cape Canaverals startrampe 19 på sin 33 m lange og 3 m brede Titan II-rakett.
To og et halvt minutt senere stanset rakettens 1. trinn, og 2. trinn tok over. Fem og et halvt minutt etter starten var Gemini 1 i en bane med parametrene 320 km x 160 km. Dermed var ferdens hovedmål nådd: Titan II hadde bevist at den kunne plassere Gemini trygt i bane.
Om bord i Gemini 1 var ingen astronauter, men derimot flere instrumenter som skulle samle og videresende data om hvordan fartøyet og dets systemer oppførte seg. Etter i underkant av fem timer var man fornøyd med ferden og overlot fartøyet til seg selv. Det brant opp under tilbakevendingen fire dager senere. Man hadde ingen planer om å lande fartøyet igjen, og varmeskjoldet var derfor forsynt med store hull som skulle sikre at det ble tilintetgjort under ferden ned gjennom atmosfæren.
Andre og siste ubemannede ferd startet først 19. januar 1965, noen minutter over ni om morgenen lokal tid. Første oppskytingsforsøk, som fant sted 9. desember 1964, ble avbrutt ett sekund etter tenning av 1. trinn da det hydrauliske trykket i rakettens primære kontrollsystem forsvant.
Årsakene til at forsøket på å skyte opp Gemini 2 kom så lenge etter Gemini 1, lå i tekniske vansker med Gemini 2 og en serie orkaner som høsten 1964 førte til at raketten måtte monteres og demonteres på oppskytingsplattformen opptil flere ganger. Selve ferdens varighet var nærmest et antiklimaks etter den lange ventetiden, i og med at Gemini 2 landet trygt bare 18 minutter etter oppskytingen.
Planen var denne gang å la fartøyet følge en ballistisk bane som førte det noe over 3400 km ut over Atlanterhavet med banens toppunkt i en høyde av 171 km. Hovedpoenget var, i tillegg til å gjenta prøvene fra første ferd, å prøve ut varmeskjoldet under antatt maksimal belastning.
Fartøyet ble etter en vellykket landing plukket opp for inspeksjon, og ble 3. november 1966 faktisk det første romfartøy som ble gjenbrukt. Det ble da skutt opp med en Titan III-rakett på en ubemannet prøveferd i flyvåpenets nye romprogram, Manned Orbiting Laboratory, og kan i dag beskues i USAF Space Museum på Cape Canaveral Air Force Station. Også dette prosjektet ble kansellert før bemannede flyvninger kunne ta til, men det vil få litt oppmerksomhet i siste del av artikkelserien.
Gemini 3-mannskapet
Det var nå duket for bemanning av Gemini. Besetningen hadde i lang tid vært opptatt med trening for ferden. 13. april 1964 kunngjorde NASA at Virgil I. Grissom og John W. Young skulle være henholdsvis kommandopilot og pilot om bord på Gemini 3.
Grissom var allerede romveteran. Han var en av de opprinnelige Mercury-astronautene som ble plukket ut i 1959, og hadde fløyet en romferd i 1961 med Mercury Redstone 4. Han skulle med Gemini 3 bli den første person til å fly to ganger i rommet. (I begynnelsen av 1967 skulle han også ha blitt førstemann til å fly tre ganger. Han var tatt ut som kommandør om bord på Apollo 1, som skulle være første bemannede test av Apollo-romskipet i jordbane. Dessverre oppstod det brann om bord i fartøyet under en nedtellingsprøve en tid før ferden, og Grissom omkom sammen med to andre astronauter.)
Piloten, John Young, skulle også komme til å bli litt av en romveteran. Han var medlem av det andre astronautkullet fra 1962, og fløy et rekordantall av seks ferder mellom 1965 og 1983. Han skulle ha fløyet en syvende (!) ferd i 1986, men ble etter Challenger-ulykken gitt administrative oppgaver ved Johnson-romsenteret, muligens på grunn av sin åpenhjertige kritikk av måten romfergeprogrammet ble ledet på.
Han er imidlertid, i en alder av 65 år, fortsatt aktiv astronaut, og trener jevnlig i romfergesimulatorene. Ifølge offisielle NASA-kilder kan han fortsatt bli tildelt kommandoen på en ny ferd. Når nye programmer utvikles for romfergens datamaskiner, som all flyging av fergen skjer gjennom, er det helst Young som med sin enorme erfaring prøver dem ut i simulatorene og foreslår endringer.
Reservebesetningen for Gemini 3 var Walter M. Schirra, Jr. og Thomas P. Stafford. Schirra var også fra 1959-kullet, og hadde fløyet seks omløp rundt Jorden med Mercury-Atlas 8 i oktober 1962. Stafford var «fersking» fra 1962-kullet.
Ferdplan
Gemini 3 skulle bare fly tre ganger rundt Jorden. Årsaken til dette var at NASAs bakkenettverk, på grunn av Jordens rotasjon, bare ville klare å kommunisere med romfartøyet fullt ut i disse tre omløpene. Tiden i rommet var imidlertid tilstrekkelig til å nå ferdens mål, som var å demonstrere manøvrering av fartøyet og endring av dets banehøyde og inklinasjon.
To eksperimenter skulle også utføres om bord. Det ene gikk ut på å undersøke virkningen stråling og mikrogravitasjon hadde på celler i menneskelig blod, mens det andre skulle ta for seg celledeling i vektløshet. I det siste tilfellet var det kråkebolleegg som dannet utgangspunktet for celledelingen. Eksperimentene ble anbrakt i små bokser på innsiden av fartøyets inn- og utstigningsluker, og krevde ikke annen inngripen fra astronautene enn at de skulle vri om et håndtak ved starten og avslutningen av eksperimentene.
(Rom)skipet som ikke kunne synke
I god, gammel Mercury-tradisjon fikk romskipet et eget navn. Grissom døpte det Molly Brown etter en kvinne som ble berømt for sin opptreden under og etter passasjerskipet Titanics forlis i 1912.
Navnevalget var inspirert av at Grissoms Mercury-kapsel sank etter landingen i 1961. NASA var ikke udelt begeistret for et slikt «uhøytidelig» navn, men da det viste seg at Grissoms andre forslag var nettopp Titanic, fikk han sin vilje likevel.
Opp i bane
Gemini 3 satte av gårde mot verdensrommet klokken 09.24 lokal tid 23. mars 1965. Etter atskillelse fra rakettens 2. trinn, befant fartøyet seg i en bane med en maksimal høyde av 182 km og et laveste punkt 122 km over bakken. Ferden skulle vise seg å gå stort sett som planlagt.
Kråkebolleeggene fikk dog aldri delt seg, for da Grissom skulle starte eksperimentet, kom han til å vri i stykker kontrollhåndtaket. Etter litt plundring fikk Young startet det andre eksperimentet. Astronautene påpekte senere at grunnen til vanskelighetene med eksperimentene kunne ligge i at utstyret de hadde trent med ikke var identisk med det som befant seg i romfartøyet.
En annen ting som ikke foregikk helt etter planen, var konsumeringen av det første smørbrød i jordbane. Schirra hadde kjøpt smørbrødet og gitt det til Young, som smuglet det med seg om bord. I en planlagt matpause for å vurdere spesialutviklet rommat ga han det til Grissom, som tygget fornøyd i vei. Denne affæren skapte røre i NASAs ledelse etter ferden, og som straff fikk ikke amerikanske astronauter kalle opp romskipene sine igjen før i 1969.
En og en halv time etter start fyrte manøvreringsrakettene i 75 sekunder og plasserte Molly Brown i en tilnærmet sirkulær bane mellom 122 km og 130 km over Moder Jord. Tre kvarter senere sørget en ny avfyring for at fartøyets baneplan ble forskjøvet med 1/50°. I tredje omløp, over Hawaii, ble nok en avfyring foretatt for å gjøre banen elliptisk igjen, men nå med laveste punkt 63 km over bakken. Dette skulle sikre at Gemini 3 ville lande trygt selv om bremserakettene skulle svikte, noe det viste seg at det ikke hadde vært noen grunn til å frykte.
Tilbakevending og landing
De fungerte som planlagt etter at bakre del av fartøyet, en adapterseksjon som inneholdt kjølesystemet og tankene for banemanøvreringsmotorene, var blitt adskilt. Etter avfyringen ble også seksjonen med bremserakettene kastet av, og nedstigningen begynte.
Under tilbakevendingen ble et siste eksperiment foretatt. Det gikk ut på å løse problemet med såkalt radio-blackout. Et romfartøy på vei ned gjennom atmosfæren varmes kraftig opp på grunn av sin høye hastighet, og omgis i noen minutter av ionisert plasma som hindrer radiokommunikasjon. I en høyde av 90 km startet eksperimentet ved at vann automatisk ble sprøytet ut i plasmaet fra en liten luke i kapselen. Dermed ble plasmaets frekvens endret slik at UHF-signaler og signaler i C-båndet kunne slippe gjennom, og resultatet var lovende.
Molly Brown traff Atlanterhavets overflate 84 km fram ålet, men holdt seg, i likhet med sin før omtalte navnesøster, flytende uten problemer til bergingsstyrken var på plass. Sjøgangen var høyst merkbar i den duppende kapselen, og flyvåpenmajoren Grissom ble sjøsyk. Young, som var offiser i marinens flystyrke, klarte seg adskillig bedre, men uttalte senere at romskipet «ikke var noen båt». (Båt eller ikke: Gemini 3 befinner seg i dag i Grissom Memorial Museum i Mitchell, Indiana.)
Sett under ett var Gemini 3 en meget vellykket ferd, og veien lå nå åpen for virkelig å la fartøyet og dets fremtidige besetninger vise hva de var gode for.
Gemini 4-ferden
Neste ferd i programmet, Gemini IV (NASA var nå gått over til romertall i nummereringen av fartøyene), startet 3. juni 1965. For første gang var det nye ferdkontrollsenteret i Houston i bruk, og bakkenettverket tillot nå en ferd av lengre varighet, denne gang fire dager. Siden brenselcellene ennå ikke var klare til bruk, måtte Gemini IV klare seg med batterier, og det var årsaken til at ferden ikke kunne vare lenger.
James A. McDivitt og Edward H. White II - henholdsvis kommandopilot og pilot, og begge førstegangsastronauter fra 1962-kullet - var besetning på det som i ettertid er blitt stående som den Gemini-ferden som fikk bredest dekning i media. (Reserver var Frank F. Borman II og James A. Lovell, Jr., også de fra 1962.) Interessen skyldtes ferdens kanskje mest spektakulære mål, nemlig et opphold utenfor romfartøyet.
Nå var ikke dette noe nytt. Den sovjetiske kosmonauten Aleksej A. Leonov hadde gjennomført en ti minutters romvandring i mars samme år utenfor romskipet Voskhod II. For amerikanerne var det likevel viktig å skaffe egne erfaringer.
Rendezvous i bane
Oppskytingen ble litt forsinket fordi et tårn som omsluttet rakett og kapsel før start satte seg fast da det skulle senkes mot bakken.
Etter en prikkfri oppstigning fløy Gemini IV rundt Jorden i en høyde som varierte mellom 163 km og 282 km. Rett etter atskillelsen fra bærerakettens 2. trinn forsøkte McDivitt å gjennomføre et møte med trinnet, dog uten noen planer om eller muligheter for sammenkobling. Dette gikk ikke så bra, for banemekanikkens lover lurte ham der han prøvde å nærme seg rakettrinnet med bare øynene til hjelp. (Møteradaren var heller ikke ferdig utviklet.)
I bane skjer det motsatte av det man gjerne skulle forvente når man prøver å nærme seg et objekt. Prøver man å ta igjen en gjenstand foran seg i banen, må man faktisk bremse opp. Dette fører til at man går ned i en lavere bane og følgelig beveger seg raskere rundt Jorden. På et passende tidspunkt øker man så farten og går opp i en høyere bane igjen. Dermed senkes den relative hastigheten i forhold til jordoverflaten, og man avskjærer - forhåpentligvis - det objektet man ønsker å komme nærmere inn på. Det er kun på meget kort hold at det nytter å stole på instinktene, med andre ord at en fartsøkning i retning av et objekt faktisk fører en nærmere objektet.
McDivitt måtte snart avbryte forsøkene på å nærme seg Titan-trinnet, for drivstoffet til styrerakettene måtte spares med tanke på å kunne bringe fartøyet ut av jordbane dersom bremserakettene skulle svikte. Senere fartøyer i Gemini-serien kunne nyte godt av dobbelt så store drivstofftanker, og stolte for øvrig helt og holdent på at bremserakettene ville fungere som planlagt.
«Mann over bord»
Viktigere enn møteforsøket var imidlertid romvandringen. Den ble da også en suksess etter at den måtte utsettes ett omløp fordi White under forberedelsene med festing av oksygenslanger og sikkerhetsline, var blitt temmelig varm og svett.
Da fartøyet fløy over Australia på sitt tredje omløp, ble kabintrykket langsomt senket mot null, og White tok seg ut av romskipet uten andre problemer enn at luken først ikke ville la seg åpne. Stående i luken monterte han et kamera som skulle forevige begivenhetene utenfor. Vel ute benyttet han en liten gasspistol til å manøvrere seg rundt fartøyet, og folk som fulgte ferden fra bakken, kunne fastslå at White storkoste seg der han svevde omkring.
Etter femten minutter fikk han imidlertid beskjed om å avslutte utflukten, noe han beskrev som det sørgeligste øyeblikk i sitt liv. Luken var litt gjenstridig også da den skulle lukkes, men lot seg til slutt smekke igjen, 22 minutter etter at den var blitt åpnet
White, som gjennom sin romvandring ble én av USAs mest kjente astronauter, døde dessverre i den samme brannen som tok livet av Grissom og Roger B. Chaffee, en astronaut fra 1963-kullet, 27. januar 1967. White skulle ha vært seniorpilot om bord i Apollo 1.
De neste dagene av ferden gikk med til å utføre 11 eksperimenter. Fire av dem hadde med rommets påvirkning på mennesker å gjøre, og målte blant annet hjerterytme, kalsiumtap i benstrukturen og stråling inne i kapselen. Dessuten var et lite treningsapparat med, så besetningens helse kunne vurderes på løpende basis under ferden.
Tre andre eksperimenter var knyttet til fotografering av jordoverflaten og meteorologiske fenomener. Et åttende eksperiment målte elektrostatisk lading av romfartøyet, og i et niende vurderte astronautene mulighetene for å bruke en sekstant som navigasjonshjelpemiddel i rommet. De to siste eksperimentene gikk ut på henholdsvis måling av stråling utenfor fartøyet og studier av Jordens magnetfelt.
Landing
Et ønske om å foreta en presisjonslanding viste seg ikke å kunne oppfylles da datamaskinen om bord, som skulle ha styrt Gemini IV gjennom atmosfæren, brøt sammen. Gemini utviklet nemlig litt løft, og kunne derfor til en viss grad justere landingspunktet. Gemini IV landet 80 km fra målet etter en ferd på 97 timer, 56 minutter og 12 sekunder. Kapselen er for øvrig utstilt i National Air & Space Museum, Smithsonian Institution i Washington D.C.
Undersøkelser etter ferden viste at astronautene var i god form, og bekymringene flere leger hadde næret før ferden fordunstet. Det påviste kalsiumtapet var som forventet, men en aldri så liten overraskelse var det at romfarerne var gått merkbart ned i vekt. McDivitt var blitt 2 kg lettere, mens White hadde tatt av hele 4 kg.
Dette skyldtes et nå velkjent fenomen der mangelen på gravitasjon fører til at væsketrykket i overkroppen øker. På Jorden trekkes væske naturlig nedover i kroppen, men i vektløshet fordeles den mer jevnt. Dette økede trykket tolker kroppen som et for høyt væskeinnhold, og den kvitter seg derfor med en del av væsken.
Alt i alt hadde man likevel fått bygd opp en grunnmur av tillit til romfartøyets og astronautenes evne til å klare seg i rommet, og så med spenning frem til å bygge videre på den gjennom de neste ferdene.
| 
