Streszczenie

Program Mercury był pierwszym ludzkim programem kosmicznym w Stanach Zjednoczonych. Program był realizowany przez NASA w latach 1959-1963 i obejmował dwadzieścia automatycznych lotów testowych z człowiekiem lub bez człowieka oraz sześć lotów z astronautami w kosmosie. Głównym celem programu było umieszczenie po raz pierwszy na świecie człowieka w kosmosie i wyprzedzenie Związku Radzieckiego w wyścigu kosmicznym. Cele te zostały później zmienione, gdy Sowieci przejęli inicjatywę dzięki programowi Wostok, a prezydent John F. Kennedy ogłosił program Apollo, od tego momentu program Mercury miał na celu maksymalne wykorzystanie doświadczeń kosmicznych.

Program rozpoczął się w październiku 1958 r., przy czym pierwsze nieformalne ogłoszenie rozpoczęcia prac (jeszcze tylko w ramach NASA) nastąpiło 7 października 1958 r. przez T. Keitha Glennana, dyrektora nowo powstałej Agencji Kosmicznej, a formalne ogłoszenie amerykańskiej opinii publicznej 17 grudnia 1958 r.

Natychmiast po wewnętrznym ogłoszeniu programu opracowano wymagania dotyczące sprzętu, infrastruktury i przyszłych astronautów oraz wybrano dostawców dla programu (w modelu amerykańskim sprzęt był projektowany i produkowany przez prywatne firmy na zasadzie kontraktu). Ustalono również harmonogram lotów testowych. Planowano dwa główne rodzaje lotów: suborbitalne i orbitalne. Wybrano również sprzęt dla obu typów lotów kosmicznych. Do obu profili lotów wybrano nowo opracowany statek kosmiczny McDonnell Mercury, rakietę Redstone do lotów suborbitalnych oraz rakietę Atlas do lotów orbitalnych.

Główny cel programu nie został osiągnięty, gdyż pierwszym astronautą na świecie był Jurij Gagarin, na pokładzie Wostoka-1 12 kwietnia 1961 roku - NASA nie umieściła więc w kosmosie pierwszego człowieka - tak więc Alan Shepard, wystrzelony 5 maja na Mercury-Redstone-3, nie został pierwszym człowiekiem, tylko pierwszym Amerykaninem, który poleciał w kosmos. Później John Glenn na Mercury-Atlas-6 wykonał pierwszy lot orbitalny (pierwszy "prawdziwy lot kosmiczny" w świadomości społecznej) 20 lutego 1962 roku. Odbyły się jeszcze trzy loty, których kulminacją był Mercury-Atlas-9 Gordona Coopera 15 maja 1963 roku.

Już po pierwszym locie załogowym program Mercury został przekształcony w program doświadczeń kosmicznych w ramach przygotowań do lądowania na Księżycu, który po spełnieniu swoich zadań był kontynuowany w programie Gemini.

Wyścig kosmiczny i zimna wojna

Po II wojnie światowej dawne mocarstwa sojusznicze i państwa je otaczające połączyły się w dwa bloki polityczne, tworząc konfrontację polityczną i militarną, tzw. zimną wojnę. Konfrontacja ta nie mogła być jednak rozstrzygnięta przez bezpośrednie działania militarne, częściowo ze względu na pamięć o zniszczeniach wojennych, a częściowo ze względu na zagrożenie bronią jądrową, dlatego oprócz zbrojenia zaplecza i opartego na nim odstraszania oraz interwencji w lokalnych wojnach na mniejszą skalę, każda ze stron wykorzystywała każdą okazję do podkreślenia przywództwa i wyższości swojego kraju lub bloku politycznego. Do takich obszarów należały osiągnięcia sportowe i naukowe. Kiedy nauki techniczne osiągnęły taki etap rozwoju, że osiągnięcie przestrzeni kosmicznej przestało być fikcją (lub science fiction), Stany Zjednoczone i Związek Radziecki ogłosiły, że jako pierwsze podejmą próbę dotarcia do przestrzeni kosmicznej. Dzięki temu krokowi eksploracja kosmosu stała się jeszcze przed narodzinami częścią zimnej wojny, jej narzędziem.

29 lipca 1955 roku prezydent USA Dwight D. Eisenhower ogłosił poprzez swojego rzecznika, że jego kraj wystrzeli satelitę w ramach Międzynarodowego Roku Geofizycznego. W odpowiedzi w Związku Radzieckim, 8 sierpnia 1955 roku Prezydium Komitetu Centralnego ZSRR wydało tajną decyzję o rozpoczęciu prac nad satelitami. W ten sposób rozpoczął się wyścig kosmiczny.

"Kryzys sputnikowy"

Międzynarodowy Rok Geofizyczny trwał od 1 lipca 1957 do 31 grudnia 1958 roku, a Stany Zjednoczone przygotowywały się do wypełnienia proklamacji prezydenta programem Vanguard, wystrzeliwując pierwszego na świecie satelitę. Jednak Związek Radziecki niespodziewanie wystrzelił 4 października 1957 r. Sputnika-1, pierwszy na świecie instrument kosmiczny, bez wcześniejszej oficjalnej zapowiedzi, wyprzedzając amerykańskie próby. W USA zostało to zinterpretowane niemal jako wypowiedzenie wojny (prawdziwym przesłaniem Sowietów w umieszczeniu satelity na orbicie było to, że jeśli uda się nam oblecieć obiekt wokół Ziemi, to będziemy mogli dotrzeć do każdego punktu na Ziemi, będziemy mogli zbombardować każdy punkt na Ziemi).

Amerykańska opinia publiczna odebrała lot radzieckiego satelity jako porażkę podobną do ataku na Pearl Harbor, a prasa domagała się od rządu natychmiastowego odwetu. Na domiar złego, start sondy Vanguard, mającej być pierwszym satelitą świata, zakończył się spektakularną porażką (rakieta eksplodowała na stanowisku startowym) podczas transmisji w telewizji publicznej. Prezydent Eisenhower (który wcześniej nie wykazywał zainteresowania badaniem kosmosu, ani jako osiągnięciem naukowym, ani jako narzędziem propagandy politycznej), w następstwie porażki uczynił osiągnięcie kosmosu priorytetem narodowym.

Powstanie NASA

1 października 1958 r. prezydent Dwight Eisenhower powołał dekretem Narodową Administrację Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (National Aeronautics and Space Administration), której celem było skupienie rozproszonych i niekiedy równoległych prac nad rozwojem przestrzeni kosmicznej oraz umożliwienie Stanom Zjednoczonym jak najszybszej reakcji na postępy Związku Radzieckiego. Celem postawionym przed NASA od momentu jej powstania było wyprzedzenie Związku Radzieckiego poprzez jako pierwsze wystrzelenie z niego bardziej zaawansowanych środków kosmicznych, a także wyprzedzenie rywala poprzez wysłanie człowieka w kosmos.

Wcześniej w USA istniała rządowa agencja zajmująca się rozwojem aeronautyki, w tym lotami z dużą prędkością i rakietami, a od listopada 1957 r. badaniami nad lotami kosmicznymi - NACA, która w momencie powstania stanowiła trzon NASA, ale do nowej organizacji włączono również wyniki badań, personel i sprzęt, a także środki budżetowe, pochodzące z eksperymentów prowadzonych przez armię, marynarkę i warsztaty uniwersyteckie. Sekcją NACA zajmującą się lotami kosmicznymi był Komitet Specjalny ds. Technologii Kosmicznej - znany również jako Komitet Stevera, od nazwiska jego przewodniczącego - z takimi nazwiskami jak Wernher von Braun, późniejszy konstruktor rakiety księżycowej, Robert Gilruth, późniejszy dyrektor sekcji załogowych lotów kosmicznych NASA, oraz Abe Silverstein, wynalazca napędu wodorowo-tlenowego. Ta grupa ekspertów została uznana za trzon nowej sekcji kosmicznej agencji.

Nowa organizacja była potrzebna, ponieważ technologia potrzebna do osiągnięcia przestrzeni kosmicznej była ściśle tajną technologią wojskową, która nie mogła być otwarcie ujawniona opinii publicznej, a zatem potrzebna była cywilna organizacja państwowa, która mogłaby zademonstrować możliwości wojskowe bez ujawniania ich wojskowego charakteru. Utworzenie Agencji Kosmicznej, której prekursorami były NACA i inne programy wojskowe, można postrzegać raczej jako proces niż nowy początek, ponieważ główne zadania oraz przydział zasobów ludzkich i materialnych zostały już określone w okresie między wejściem w życie ustawy o krajowym lotnictwie i przestrzeni kosmicznej w lipcu 1958 r. a oficjalnym rozpoczęciem działalności 1 października 1958 r.

Do czasu założenia NASA, Explorer-1 (a nieco później Vanguard-1) zdołał odpowiedzieć na wyzwanie rzucone przez Sputnik-1 i Sputnik-2, a następnym logicznym krokiem było umieszczenie człowieka w kosmosie. W NACA i innych organizacjach wojskowych trwały już prace nad teoretycznymi podstawami tego przedsięwzięcia, a dzięki połączeniu i konsolidacji wiedzy, materiałów roboczych i środków finansowych, te odrębne materiały robocze zostały bardzo szybko przekształcone w jedną koncepcję.

Jednym z najbardziej znaczących spośród projektów połączonych w nową agencję kosmiczną był projekt Air Force's Man in Space Soonest, którego celem było umieszczenie człowieka w kosmosie, jednak do czasu jego połączenia z NASA w większości dziedzin (np. koncepcja ewentualnego statku kosmicznego, czy możliwe profile lotu) inżynierowie Air Force i NACA dochodzili jedynie do hipotez. Największe postępy poczyniono w nakreśleniu wymagań dla astronauty, do tego stopnia, że wyłoniono ośmiu kandydatów do przyszłych lotów:

Później wybór tych kandydatów został anulowany, a nowi kandydaci na astronautów byli rekrutowani według nowych kryteriów i systemu selekcji, ale inicjatywa Man in Space Soonest stanowiła dobrą podstawę dla programu Mercury. (Co ciekawe, tylko dwóch z ośmiu wybranych kandydatów zakończyło loty w kosmos: Neil Armstrong jako dowódca Gemini-8 i Apollo-11 oraz Joseph Walker podczas lotów suborbitalnych programu X-15).

Choć może się wydawać, że większość inicjatyw związanych z przestrzenią kosmiczną (takich jak Man-in-space-soonest, programy agencji ARPA czy X-15) powstała poza NACA, wynika to raczej z faktu, że wojsko i powiązane z nim agencje same zajmowały się budżetem i organizacją projektów, więc ich programy były udokumentowane, miały nazwy itp. W tym samym czasie w ramach NACA również prowadzono poważne wysiłki, z badaniami w Langley Space Center nad pojazdami bezskrzydłowymi (statkami kosmicznymi) o ekstremalnej wysokości, ale w większości były to badania podstawowe, nie mające na celu konkretnego lotu kosmicznego, a raczej stworzenie podstaw dla możliwości technicznych. Później więc Langley stało się punktem wyjścia do konkretnej realizacji lotów kosmicznych człowieka na tej bazie wiedzy.

Podstawowa koncepcja

Początek programu Merkury - podobnie jak początek samej NASA - nie był projektem, ale istniejący proces był kontynuowany w nowej organizacji, a następnie stał się konkretnym programem, otrzymał nazwę i organizację. Rdzeń programu sięga sierpnia 1958 roku, kiedy to dyrektor NACA Hugh Dryden i Robert Gilruth, zastępca dyrektora Langley Flight Research Laboratory (później Langley Space Center), poinformowali Kongres o planie wystrzelenia w kosmos jednoosobowej kapsuły kosmicznej, z prośbą o dotację w wysokości 30 milionów dolarów. We wrześniu do planu dołączyła inna rządowa agencja obrony, ARPA, wnosząc dodatkowe możliwości rozwojowe. Ta współpraca stworzyła podstawy programu:

Sam start projektu był raczej spontaniczny niż zaplanowany, projektowy: 7 października 1958 roku Keith Glennan, nowo mianowany szef NASA, autoryzował projekt lotu załogowego na spotkaniu kilku swoich kolegów inżynierów. Garstka inżynierów zebrała razem inicjatywy, które zostały już podjęte, w sposób fragmentaryczny, przez poprzednie organizacje i projekty NASA. Większość działań została wówczas zainicjowana przez kierownictwo, które sformalizowało i sformalizowało wcześniej nieformalne procesy i skierowało je w jeden strumień. Niedługo potem, 5 listopada 1958 roku, powstała Grupa Zadaniowa ds. Przestrzeni Kosmicznej, teraz już w ramach NASA, która w sposób zorganizowany (poprzez określenie szczegółowych wymagań) posunęła pomysł do przodu.

Szczegółowe informacje

Pierwszym krokiem w projektowaniu była odpowiedź na pytanie "gdzie latać?" i określenie tej części przestrzeni kosmicznej, w której realny był 24-godzinny lot po stabilnej orbicie wokół Ziemi, zgodnie z wymaganiami podstawowymi. Dolna teoretyczna granica (wysokość 100 kilometrów) była już znana z obliczeń Tódora Kármána przed wystrzeleniem pierwszych satelitów, ale nie spełniała wymagań dla 24-godzinnego lotu, zbyt duży był ograniczający wpływ atmosfery, ale NASA dysponowała konkretnymi danymi doświadczalnymi z oceny danych pół tuzina satelitów wystrzelonych do końca 1958 roku, aby określić orbitę. Kosmiczna grupa zadaniowa doszła do wniosku, że odpowiednia będzie orbita o średniej wysokości 160 kilometrów (100 mil) (przy czym zarówno bliskość, jak i długość geograficzna mieściły się w granicach ±40 kilometrów (25 mil). Obliczenia opierały się na 1 tonowej kapsule kosmicznej i zostały wykonane, ponieważ międzykontynentalna rakieta balistyczna Atlas, nakreślona w linii podstawowej, była "najbardziej niezawodnym pojazdem nośnym dostępnym do realizacji celu" i nadal była w stanie osiągnąć te parametry lotu.

Jeśli chodzi o wymagania dotyczące rakiety nośnej i statku kosmicznego zawarte w wymaganiach podstawowych ("najbardziej niezawodna dostępna rakieta nośna" oraz "kapsuła balistyczna zaprojektowana z myślą o dużym oporze aerodynamicznym"), przyjęto koncepcję "gołego Atlasa" autorstwa Maxa Fageta. Faget zajmował się zagadnieniami napędu rakietowego w ramach NACA od 1946 roku i był zaangażowany w rozwój samolotu rakietowego X-15. Eksperymenty z X-15 były później kontynuowane w projekcie X-20 Dyna-Soar (wstępna koncepcja promu kosmicznego), z udziałem Fageta. W listopadzie 1957 roku konstruktor przedstawił swoją wizję możliwego załogowego lotu kosmicznego, w której przewidział istniejące wojskowe rakiety balistyczne jako środki napędowe, zaproponował rakiety wspomagające na paliwo stałe do powrotu z orbity ziemskiej i naszkicował statek kosmiczny jako bezskrzydłą kapsułę ukształtowaną do lotu balistycznego. Na wspólnym spotkaniu inżynierów NACA i Sił Powietrznych w styczniu 1958 roku pomysł Fageta został rozwinięty. Na tym spotkaniu uznano za oczywisty fakt, że do osiągnięcia przestrzeni kosmicznej potrzebny jest napęd rakietowy, a ponieważ X-20 był programem wojskowym, wybrano rakiety ICBM, które niedawno zostały opracowane. Spośród możliwych pocisków najbardziej zdolny był Atlas ICBM, ale ponieważ nawet on został uznany przez inżynierów za słaby, "rozebrany" pocisk z dodatkowym górnym stopniem i oczywiście pozbawiony głowicy i adaptera startowego został zaakceptowany przez konsensus jako odpowiedni do tego zadania. (Jako wątek poboczny, w McDonnell Project 7969, projekcie rozwoju statków kosmicznych rozpoczętym pod koniec 1957 roku w fabryce samolotów McDonnell na własne ryzyko, z pomocą doradców Fageta rozpoczęto również rozwój ewentualnej kapsuły kosmicznej pasującej do koncepcji).

Grupa Zadaniowa ds. Przestrzeni Kosmicznej przyjęła pomysł, który był już bardzo zaawansowany w rozwoju (i został zaproponowany do realizacji w kilku dyskusjach technicznych), a na początku listopada 1958 roku plan Fageta "rozebranego Atlasa" został oficjalnie przyjęty. Na 7 listopada 1958 roku zwołano spotkanie informacyjne dla potencjalnych producentów.

Chociaż nie zostało to uwzględnione w podstawowych wymaganiach, Grupa Zadaniowa ds. Przestrzeni Kosmicznej była również odpowiedzialna za sformułowanie zestawu wymagań dla mieszkańca statku kosmicznego. W tym celu Grupa Zadaniowa planowała najpierw zwołać konferencję przywódców przemysłowych i wojskowych, z udziałem niektórych aerofizyków, w celu wyłonienia grupy 150 kandydatów na astronautów (na podstawie ich osobistych rekomendacji).W tym czasie opracowano również metodę i kryteria wyboru kandydatów. Polegałaby ona na tym, że najpierw poproszono by o propozycję większej grupy 150 osób, którą zawężono by do 36, biorąc pod uwagę kryteria lotniczo-lekarskie, a następnie, po dziewięciu miesiącach szkolenia, z tych 36 kandydatów wybrano by 12, z których sześciu najlepszych zostałoby kandydatami na astronautów. Wybrani musieliby być mężczyznami w wieku od 25 do 40 lat, ze stażem pilotażowym, o wzroście poniżej 180 cm, w doskonałej kondycji fizycznej, z wyższym wykształceniem w dziedzinie nauk ścisłych. Dodatkowym wymogiem była gotowość kandydata do podjęcia ryzyka związanego z lotami eksperymentalnymi, umiejętność tolerowania trudnych warunków fizycznych oraz zdolność do podejmowania szybkich i trafnych decyzji w warunkach dużego stresu lub w sytuacjach awaryjnych. Projekt obwieszczenia określającego to został ukończony 22 grudnia 1958 r., ale nie został on opatrzony zielonym światłem i po świętach Bożego Narodzenia, 28 grudnia 1958 r., prezydent Eisenhower uznał, że pula pilotów wojskowych jest wystarczająca dla puli kandydatów i że ze względu na bezpieczeństwo narodowe należy wybrać tylko tych wybranych. W pierwszym tygodniu stycznia 1959 roku grupa zadaniowa ds. kosmosu przedstawiła Pentagonowi kryteria i rozpoczęła się selekcja kandydatów.

Miesiąc miodowy

Jednym z wielu zadań Space Task Group było nadanie nazwy programowi. W USA zwyczajowo wyróżnia się programy rządowe za pomocą jakiejś łatwej do zapamiętania, chwytliwej nazwy dla opinii publicznej, producentów kontraktowych i prasy. Do końca jesieni 1958 roku Grupa Zadaniowa ds. Przestrzeni Kosmicznej wymyśliła dla programu niezbyt brzmiącą nazwę "Projekt Astronauta". Niektórzy menedżerowie widzieli w tej nazwie ryzyko nadmiernego podkreślenia roli astronauty, podczas gdy inni chcieli powrotu do poprzedniego systemu nazewnictwa. Abe Silverstein (szef rozwoju rakiet) zaproponował jako nazwę Merkurego, boga z mitologii rzymskiej. Rzymski bóg (znany też jako Hermes po grecku) był swego rodzaju uznaną marką w różnych dziedzinach (patrz marka Forda) i dlatego jest jedną z najbardziej znanych Amerykanom postaci mitologicznych, a jego znajomość i popularność czyniły go odpowiednią nazwą dla programu. Ponadto dobrze pasowała ona do amerykańskiej koncepcji używania takich mitologicznych nazw w rakietach (Jowisz arcybóg - rakieta Jowisz, Atlas, Tytan niosący Ziemię na swych barkach - rakieta Atlas itp.) 26 listopada 1958 roku Keith Glennan i Hugh Dryden, dwaj główni dyrektorzy NASA, zaakceptowali propozycję i nazwa "Project Astronaut" została zastąpiona przez "Project Mercury".

Komunikat prasowy

W Stanach Zjednoczonych wszystkie programy rządowe były jawne - w przeciwieństwie do ówczesnej praktyki sowieckiej, gdzie eksperymenty kosmiczne były utrzymywane w całkowitej tajemnicy, aż do momentu ich pomyślnego przeprowadzenia - i dotyczyło to zwłaszcza programu Mercury, który został specjalnie zaprojektowany pod kątem rozgłosu, aby zademonstrować zemstę na Związku Radzieckim. Z tego właśnie powodu Keith Glennan - czekając na 55. rocznicę lotu braci Wright, aby dodać powagi ogłoszeniu - 17 grudnia 1958 roku wydał oficjalne oświadczenie, że jego kraj rozpoczyna program kosmiczny mający na celu umieszczenie człowieka w przestrzeni kosmicznej, program Mercury.

Rozwój statku kosmicznego

Projekt statku kosmicznego rozpoczął się od koncepcji "nagiego Atlasa" zaproponowanej przez Maxa Fageta. Na podstawie zasad sformułowanych w Centrum Kosmicznym NASA w Langley, Grupa Zadaniowa ds. Przestrzeni Kosmicznej sporządziła 20 października 1958 r. zaproszenie do składania wniosków, które następnie zostało wydane potencjalnym producentom. Zaproszenie do produkcji zostało wysłane 23 października 1958 roku do 40 zakładów produkcyjnych, na które odpowiedziało 38 i wysłało przedstawicieli na pierwsze spotkanie projektowe 7 listopada 1958 roku. Spośród 38 wnioskodawców 19 wyraziło zainteresowanie budową statku kosmicznego i otrzymało dokument projektowy "S-6 Human Spacecraft Specification". Do 11 grudnia 1958 r. (termin składania ofert), pole zostało zawężone do 11 producentów.

Aby przyspieszyć realizację programu, sama NASA ledwo wyprzedzała pracujących dla niej dostawców: podczas gdy potencjalni producenci studiowali wymagania i przygotowywali pierwsze szkice projektowe propozycji, sama agencja kosmiczna opracowywała techniczne i finansowe kryteria oceny otrzymanych propozycji.

W procesie selekcji ostatecznie na krótkiej liście znalazło się dwóch równorzędnych kandydatów - McDonnell Aircraft i Grumman Aircraft. Jeden z nich został wybrany z konkretnego powodu: Grumman był w tym czasie zwycięzcą kilku przetargów na kontrakty Marynarki Wojennej, a Space Task Group obawiała się, że firma ta nie będzie w stanie sprostać wymaganiom kilku ambitnych projektów rozwojowych jednocześnie i że statek kosmiczny Merkury zostanie opóźniony. Tak więc prawo do budowy statku kosmicznego zostało przyznane firmie McDonnell Aircraft 12 stycznia 1959 roku. Kontrakt został podpisany przez Jamesa McDonnella, prezesa firmy produkcyjnej, 5 lutego 1959 r. i Keitha Glennana 12 lutego 1959 r., w którym producent zgodził się zaprojektować, wyprodukować i dostarczyć NASA 12 kapsuł kosmicznych Mercury za łączną kwotę 19 450 000 dolarów. Tempo rozwoju było tak szybkie, że James McDonnell w przemówieniu z maja 1957 r. (przed lotem Sputnika-1) umieścił pierwszego człowieka w kosmosie w 1990 r., czyli przewidywał rozwój kilkudziesięcioletni, który w praktyce trwał dwa lata.

McDonnell otrzymał od NASA na etapie przetargu 50-stronicowe opracowanie, które nakreślało podstawowe kryteria projektowe i aspekty statku kosmicznego (zasadniczo NACA

Podstawowa idea przyświecająca budowie kapsuły była jak najprostsza: "jedynym celem jest umieszczenie człowieka w przestrzeni kosmicznej na krótki czas". W praktyce oznaczało to stłoczenie wszystkiego w jednej przestrzeni, wszystkiego co związane z nawigacją, podtrzymywaniem życia astronauty, obsługą statku kosmicznego. Prawie wszystkie systemy zostały umieszczone wewnątrz kabiny, wypełniając każdy zakamarek i pozostawiając niewiele miejsca dla astronauty (Później, w fazie lotu, w praktyce okazało się, że był to projektowy ślepy zaułek, ponieważ systemy, rozłożone w kilku punktach kabiny, w dostępnych przestrzeniach, łączące je okablowanie, chaos, a awaria jednego systemu oznaczała, że kilka innych musiało zostać zdemontowanych i ponownie zorganizowanych w ramach przygotowań do lotu. W celu rozwiązania tego problemu i właśnie z powodu negatywnych doświadczeń ze statkiem kosmicznym Mercury, od następnego programu kosmicznego, programu Gemini, wprowadzono filozofię podziału statku kosmicznego na dwie części, kapsułę i jednostkę techniczną).

To właśnie przy realizacji trzeciego rozdziału wymagań podstawowych, określonych na początku programu, pojawił się najbardziej długotrwały dylemat w projekcie. Już w połowie lat pięćdziesiątych (gdy w pociskach montowano głowice jądrowe) stało się jasne, że obiekt spadający z dużą prędkością przez atmosferę podlega ogromnym naprężeniom termicznym spowodowanym tarciem powietrza. Różne siły zbrojne opracowały różne rozwiązania tego problemu: wojsko eksperymentowało z kompozytowymi osłonami termicznymi wykonanymi z materiałów spalających się, topiących (ale rozpraszających ciepło), a siły powietrzne z wersjami wykonanymi z materiałów pochłaniających ciepło. Przez długi czas eksperci z Space Task Group nie mogli się zdecydować (przewaga jednego materiału była wadą drugiego i odwrotnie), więc pozostawili oba kierunki rozwoju otwarte. Testy obu typów osłon termicznych trwały, gdy odkryto wadę koncepcyjną wersji pochłaniającej ciepło: osłona wykonana z materiału pochłaniającego ciepło musiałaby zostać usunięta ze statku kosmicznego w końcowej fazie lądowania, gdyż podczas lądowania byłaby bardzo gorąca, stanowiąc zagrożenie dla astronautów w kabinie, oraz

Po opracowaniu projektu koncepcyjnego kabiny rozpoczęto szczegółowe projektowanie i testowanie eksperymentalnych elementów statku kosmicznego. Pierwszym z tych testów były próby zrzutu kapsuły. Obejmowały one zarówno testy swobodnego spadania, jak i opadania z różnymi systemami spadochronowymi, podczas których ponad sto naturalnej wielkości wypełnionych betonem makiet kapsuły kosmicznej zostało zrzuconych do morza lub na lądowiska. Te testy zrzutu posłużyły do opracowania optymalnego systemu hamowania spadochronem podczas lądowania.

Kolejna seria testów posłużyła do opracowania rakiety ratunkowej. Konstruktorzy zaplanowali urządzenie składające się z małych rakiet (oraz kratownicowej konstrukcji mocującej je do kapsuły), które w razie problemu miały jak najszybciej "ściągnąć" kapsułę z rakiety i przenieść statek kosmiczny wraz z jego mieszkańcem na bezpieczną odległość od miejsca eksplozji, która niechybnie nastąpi. Pierwszy test na wyspie Wallops był tak katastrofalny (krótko po odpaleniu rakiet, rakieta zaczęła się podnosić do góry i po dwóch kompletnych tąpnięciach uderzyła w ocean), że pojawił się pomysł przemyślenia całego systemu od podstaw. Po miesiącu pracy konstruktorzy poprawili błędy i urządzenie stało się zdolne do uratowania kabiny Mercury w razie problemów ze startem.

Trzecia seria testów została przeprowadzona w celu ostatecznego określenia kształtu statku kosmicznego Merkury w tunelach aerodynamicznych Centrum Kosmicznego Langley i Centrum Kosmicznego Ames. W tym celu do tunelu aerodynamicznego zabrano makiety statku kosmicznego w różnych rozmiarach, aby sprawdzić właściwości statku kosmicznego w trans-, super- i hipersonicznych zakresach prędkości lotu.

W czwartej serii testów należało opracować rozwiązanie techniczne dla ostatniej fazy lądowania, czyli zejścia, i dokonać wyboru między lądowaniem na wodzie a lądowaniem na lądzie. Inżynierowie preferowali lądowanie na wodzie. Lądowanie zaplanowano na 9 m

Piąta seria testów miała na celu ostateczne zaprojektowanie systemu spadochronowego, z głównym naciskiem na zachowanie się spadochronu rozwijającego i głównego przy ekstremalnych prędkościach i

Rozwój rakiety

Inżynierowie wybrali do lotów trzy różne typy rakiet:

Grupa zadaniowa ds. przestrzeni kosmicznej poszukiwała pojazdu do wynoszenia ludzi w kosmos wśród rakiet średniego i dalekiego zasięgu opracowanych dla wojska amerykańskiego, a ostatecznego kandydata znaleziono w mającym wejść do służby międzykontynentalnym pocisku balistycznym Atlas, opracowanym przez Convair dla Sił Powietrznych USA. Atlas był tak świeżym wynalazkiem, że jego pierwszy udany testowy start (jeszcze pod wojskową nazwą kodową SM-65 Atlas) odbył się dopiero 17 grudnia 1957 r. Specyfikacja Atlasa obejmowała, po raz pierwszy w USA, osiągi wymagane do umieszczenia na orbicie okołoziemskiej obiektu o masie równoważnej statkowi kosmicznemu, czyli wymóg umieszczenia ciała o masie 1,5-2,5 tony na stabilnej orbicie powyżej 300 kilometrów. Nowość rakiety i niepewność jej niezawodności oznaczały jednak, że do rozpoczęcia prób w locie potrzebne były dodatkowe rakiety nośne. Rakieta Redstone spełniła wymóg niezawodności, zyskując prestiżowy przydomek "Good Old Reliable" za swoje wcześniejsze udane loty. Oprócz niezawodności, był jeszcze jeden czynnik - koszt testów. W przypadku wielu testów nie trzeba było rozpędzać całej kapsuły kosmicznej do prędkości orbitalnej, wystarczyło ją wynieść na odpowiednią wysokość. Loty orbitalne były najdroższe - koszt wyprodukowania rakiety Atlas oszacowano na 2,5 miliona dolarów - natomiast start Redstone'a kosztował 1 milion dolarów. Redstone został wskazany jako możliwy pojazd startowy także ze względu na rozważania, że zaoszczędziłby miliony dolarów na jednym teście. Zrobili to także z rakietą Little Joe, która może być eksploatowana przy jeszcze niższych kosztach i dobrze nadaje się do niektórych podtestów. Dla tych testów, w których nie było konieczne umieszczanie obiektu testowego na orbicie okołoziemskiej - a tak było w przypadku większości początkowych testów - inżynierowie określili również profile lotów suborbitalnych (tzw. skoki kosmiczne).

NASA szybko zdała sobie sprawę, że rakieta Atlas była niedojrzała i wymagała testów, a koszt pojedynczego startu był wysoki i wynosił 2,5 mln dolarów, podczas gdy Atlas nie miał możliwości przeprowadzenia serii testów. Ponadto rakieta Redstone, która mogłaby zastąpić Atlasa w tych mniej wymagających testach, sama była drogim urządzeniem, kosztującym 1 milion dolarów za start. Dlatego też zdecydowano się na użycie tańszego pojazdu nośnego. W momencie podejmowania decyzji rakieta ta jednak jeszcze nie istniała i trzeba było ją opracować.

Wymagania zostały określone przez NASA pod koniec 1958 roku, a następnie jeszcze dopracowane. Wymagały one, aby przyszła rakieta była zdolna do wystrzelenia statku kosmicznego Merkury w taki sposób, aby można było przetestować siły w kabinie na dużych wysokościach, ocenić system ratunkowy, system spadochronowy do lądowania oraz procedury poszukiwawcze i ratunkowe po wylądowaniu. Kolejne udoskonalenia specyfikacji obejmowały możliwość pomiaru parametrów kabiny podczas lotu i lądowania (uderzenia), parametrów hałasu, ciepła i ciśnienia generowanych przez pocisk, w szczególności wpływu na żywe organizmy na pokładzie, przy minimalnym oprzyrządowaniu telemetrycznym. Parametry te musiały być możliwe do monitorowania na różnych wysokościach krytycznych (6000, 75 000 i 150 000 metrów). W oparciu o te wymagania zespół Maxa Fageta stworzył pierwszą rakietę w ramach NASA, nazwaną Little Joe, która wykonała swój pierwszy start 21 sierpnia 1959 roku z Wallop Island.

Po raz pierwszy w historii lotów kosmicznych w planach projektowych rakiet uwzględniono konieczność "wiązania" silników. W związku z tym uwzględniono montaż czterech zmodyfikowanych silników na paliwo stałe Sergeant (znanych również jako Castor lub Pollux), a także zastosowanie czterech silników pomocniczych Recruit. Parametryzując cztery silniki można było uzyskać maksymalny ciąg 1020 kilonewtonów, co teoretycznie pozwalało na wyniesienie na orbitę balistyczną statku kosmicznego o masie 1800 kg na wysokość 160 km (symulując w ten sposób właściwości Atlasa).

W listopadzie 1958 roku na podstawie wymagań i podstawowych projektów do przetargu na produkcję rakiety zaproszono 12 firm, a 29 grudnia 1958 roku przetarg wygrała North American Aircraft Company. W ramach kontraktu producent miał dostarczyć siedem latających egzemplarzy oraz mobilną wieżę startową. Pierwszy zdatny do lotu samolot produkcji North American wystartował 21 stycznia 1960 roku.

Rakieta Redstone została również włączona do programu kosmicznego NASA ze względu na oszczędności i niezawodność. Podstawowa PGM-11 Redstone była jedną z najstarszych amerykańskich wojskowych rakiet balistycznych krótkiego zasięgu, opracowaną w 1952 roku i będącą w służbie Sił Zachodnioeuropejskich NATO w latach 1958-1964. Pocisk był bezpośrednim potomkiem niemieckiego V-2, zaprojektowanego przez Wernhera von Brauna w Redstone Arsenal. NASA szukała alternatyw dla rakiety Atlas, zarówno w celu obniżenia kosztów eksperymentów, jak i ze względu na niezawodność (Redstone był uważany za rakietę szczególnie niezawodną, a więc pasował do wymogów bezpieczeństwa przy wynoszeniu człowieka w kosmos) i wybrała Redstone, aczkolwiek jej ulepszoną wersję lepiej nadającą się do tego celu. Redstone stał się rakietą z wyboru do lotów suborbitalnych w programie Mercury.

Oryginalna wojskowa wersja Redstone nie była w stanie wynieść kabiny Mercury na wymaganą wysokość w locie parabolicznym, ale ulepszona pochodna Redstone, Jupiter-C, miała wydłużony kadłub, większe zbiorniki wewnątrz i dzięki zwiększonemu czasowi spalania była w stanie osiągnąć większe wysokości. Jupiter-C był w trakcie przechodzenia na silnik A-7 (wojsko przeszło na ten wariant dla własnych rakiet ze względu na potencjalne braki komponentów w silnikach używanych wcześniej, co było ryzykiem), co stwarzało problemy. Podstawowa rakieta Redstone nadal używała materiału pędnego V-2 (75% alkoholu etylowego, 25% wody), ale rakieta Jupiter-C przeszła na tzw. hydyne propellant (60% asymetrycznej dimetylohydrazyny i 40% dimetylonetriaminy), który był znacznie wydajniejszy, ale też znacznie bardziej toksyczny, co stanowiło problem w jego zastosowaniu. Dodatkowo hydyna nigdy nie była używana na A-7, więc inżynierowie zdecydowali, że rakieta przerobiona do zastosowań kosmicznych ponownie użyje wersji z alkoholem etylowym. Wydłużony czas spalania stwarzał kolejny problem: grafitowe przegrody wektora ciągu używane w normalnych rakietach mogły zawieść podczas wydłużonego czasu spalania, więc NASA wystosowała apel o lepsze jakościowo przegrody. Wprowadzono także inne modyfikacje w projekcie, aby umożliwić dłuższy czas spalania: rakieta otrzymała dodatkową butlę z azotem, aby napełnić zbiornik neutralnym gazem proporcjonalnie do szybkości wyrzutu, a turbopompa otrzymała dodatkowy zbiornik z nadtlenkiem wodoru.

Kolejną różnicą między rakietą wojskową a kosmiczną był system ratunkowy i abortowy. Z jednej strony Redstone, przystosowany do lotów kosmicznych, był wyposażony w tzw. automatyczny system wykrywania abortu w trakcie lotu. Oznaczało to, że rakieta mogła wykryć, kiedy parametry lotu miały wkrótce odbiegać od normy, a następnie system mógł automatycznie zainicjować proces ratunkowy, kiedy rakieta ratunkowa oddzieliła kapsułę od wyrzutni (oczywiście abort mógł być wywołany przez samego astronautę lub przez centrum kontroli, ale były profile lotów, w których po prostu nie było czasu na ręczną interwencję). No i oczywiście, w porównaniu z wersją wojskową, pojawiła się rakieta ratunkowa, która w razie kłopotów mogła odłączyć kapsułę od rakiety i zabrać ją na bezpieczną odległość. Zmiany dotyczyły także tzw. sekcji ogonowej rakiety (która, o dziwo, nie znajdowała się z tyłu rakiety, ale na jej szczycie, łącząc kabinę z rakietą nośną). Sekcja ta zawierała elektronikę i system naprowadzania rakiety, a także adapter, który przyjmował kapsułę kosmiczną, przy czym w wojskowych Redstones, gdy rakieta się wypaliła, sekcja ta rozdzielała się, przy czym jedna połowa pozostawała z rakietą, a druga kontynuowała lot z sekcją bojową, natomiast w wersji z rakietą kosmiczną całość pozostawała z pojazdem nośnym. Kolejna zmiana została wprowadzona w celu poprawy niezawodności Redstone'a. Autopilot ST-80 z wersji wojskowej został zastąpiony znacznie prostszą, bardziej niezawodną wersją - LEV-3.

Do końca rozwoju Mercury-Redstone odbiegał od wojskowego Redstone'a łącznie o 800 miejsc, więc ostatecznie NASA miała nową rakietę rozwojową, a nie oryginalną, niezawodną wersję. Pierwszy lot zmodernizowanej rakiety nośnej odbył się 21 listopada 1960 roku, który zakończył się niepowodzeniem, po czym nastąpiły trzy mniej lub bardziej udane loty, zanim ostatecznie wyniesiono dwuosobowy statek kosmiczny z Alanem Shepardem i Gusem Grissomem.

Jednym z centralnych elementów wyposażenia programu Mercury była rakieta nośna. Wymagania były proste: musiała być w stanie rozpędzić ważący 1500-800 kg obiekt do pierwszej prędkości kosmicznej i umieścić go na orbicie wokół Ziemi. Jedynym narzędziem, jakim dysponowały Stany Zjednoczone, była wojskowa międzykontynentalna rakieta balistyczna SM-65D Atlas. Rakieta ta była najnowszą dostępną technologią, a jej pierwszy testowy start odbył się 11 czerwca 1957 roku (choć wówczas nieudany). Dylemat NASA polegał na tym, czy uwiarygodnić istniejącą, ale zawodną rakietę, czy też czekać na proces rozwoju ICBM Titan II (z być może równie niepewnym rezultatem), więc zdecydowano się na testowanie i ulepszanie Atlasa.

Convair, producent rakiety, dysponował dedykowaną linią produkcyjną dla programu Mercury, z wyszkolonym, doświadczonym personelem, który mógł być wykorzystany do zapewnienia wysokiej jakości. Produkty przeznaczone do przestrzeni kosmicznej przeszły gruntowne przeprojektowanie, obejmujące następujące komponenty:

Rakieta opierała się na dwóch podstawowych zasadach konstrukcyjnych. Jedną z tych zasad był tzw. układ półtora stopnia: rakieta miała jeden silnik główny i dwa boczne przyspieszacze. Były one uruchamiane jednocześnie przy starcie (dzięki czemu inżynierom łatwiej było wizualnie sprawdzić działanie), następnie przyspieszacze były wyłączane przed silnikiem głównym podczas orbity, a przyspieszacze (lub związane z nimi zbiorniki) nigdy nie były wyłączane. Inną zasadą była tzw. konstrukcja lub system balonu gazowego. Aby zminimalizować masę, rakieta została zaprojektowana z jak najcieńszymi ścianami bocznymi, tak cienkimi, że rakieta zapadłaby się pod własnym ciężarem, gdy była pusta. Jej stabilność i wytrzymałość strukturalną zapewniało początkowo ciśnienie materiału pędnego, a następnie, w miarę jego wyczerpywania się podczas lotu, ciśnienie neutralnego gazu helowego w zbiornikach. Podczas testów ta ostatnia zasada konstrukcyjna okazała się najsłabszym ogniwem, co wymagało modyfikacji i dalszych testów.

Pierwszy start Mercury'ego miał miejsce 29 lipca 1960 roku, ale na prawdziwy dowód puddingu trzeba było poczekać do 20 lutego 1962 roku, kiedy to poleciał John Glenn i Friendship 7.

Profile lotów

O lotach kosmicznych zadecydował już lot Sputnika-1, za prawdziwy lot kosmiczny uważano ten, który odbył się na orbicie okołoziemskiej, więc naturalnie NASA postawiła to jako cel dla pierwszego amerykańskiego lotu astronautów. Jednak pod koniec 1960 roku z eksperymentów radzieckich - kilku satelitów na orbicie z dużymi masami (odpowiadającymi masie kabiny lotniczej człowieka) istot żywych - dla Amerykanów stało się jasne, że rywal ich wyprzedza i wtedy właśnie powstał pomysł, by program rozgałęział się w dwóch alternatywnych kierunkach: kontynuując przygotowania do lotu orbitalnego i przygotowując suborbitalny lot człowieka jako osobny kierunek. NASA uważała, że uspokajające dla opinii publicznej będzie, jeśli choć Ameryka będzie w widocznej gorszej sytuacji w lotach orbitalnych, które wszyscy postrzegali jako oczywistą "prawdziwą" opcję, to droga do tego będzie budowana etapami, a pierwszy etap (skok w kosmos) zostanie wygrany. Rakieta Redstone, pierwotnie przeznaczona tylko do testów, oraz kapsuła Mercury zostały więc zmontowane w procesie, w którym trzystopniowy skok kosmiczny, najpierw w trybie automatycznym bez pasażera, potem z małpą i wreszcie z kosmonautą, da Sowietom przewagę.

Ulepszenia w zakresie infrastruktury

Najważniejszą kwestią infrastrukturalną był wybór miejsca startu. Co ciekawe, choć istnieje teoria wyboru miejsca startu w celu dotarcia w kosmos - najbliższe możliwe położenie względem równika - to w momencie uruchamiania programu Merkury celowo nie szukano żadnego miejsca, ale, aby dostosować się do okoliczności, w jakich powstała NASA (agencja kosmiczna powstała również poprzez skupienie eksperymentów różnych sił zbrojnych), NASA otworzyła biuro łącznikowe na Przylądku Canaveral, jednej z najbardziej zaawansowanych poligonów rakietowych Departamentu Obrony USA oraz Armii i Marynarki Wojennej, z zadaniem sprowadzenia do NASA odbywających się tam testów wojskowych. Biorąc pod uwagę, że wojsko miało już na Przylądku Canaveral bazę i miejsce startu rakiet Redstone, baza ta została wyznaczona do lotów Mercury, niezależnie od tego, że NASA była organizacją cywilną, a Przylądek Canaveral bazą wojskową.

W ramach przygotowań do załogowych lotów kosmicznych NASA otrzymała hangar S, zbudowany przez Siły Powietrzne w 1957 roku (najpierw używany do konserwacji i przechowywania samolotów), a następnie przekazany do programu Vanguard prowadzonego przez Naval Research Laboratory w celu przeprowadzenia dalszych eksperymentów. W 1959 roku doszło również do formalnego porozumienia pomiędzy właścicielem obiektu, Departamentem Obrony, a NASA w sprawie przejęcia hangaru i związanej z nim infrastruktury. Od tego momentu odbierano tu statki kosmiczne Mercury z zakładu produkcyjnego. Później wykorzystano go do programu Gemini i kontynuowano aż do Space Shuttle.

Główną infrastrukturą wspomagającą loty były miejsca startowe. Dwa z nich również zostały przeznaczone dla NASA, zgodnie z logiką przejęcia poprzednich eksperymentów. LC-5 (Launch Complex) stał się wyrzutnią dla rakiet Redstone, a LC-14 dla rakiet Atlas (oraz używanych w testach rakiet Big Joe). Kariera LC-5 rozpoczęła się w 1956 roku pod auspicjami Sił Powietrznych (Cape Canaveral Air Force Station), kiedy to była używana do testowania rakiet balistycznych średniego zasięgu Jupiter na Przylądku, zanim została zastąpiona przez Juno II, ewolucję Jupiterów, które były używane do wystrzeliwania satelitów na orbitę. NASA otrzymała wtedy stanowisko startowe dla rakiet Redstone, najpierw w trybie automatycznym, potem z małpą, a w końcu z człowiekiem.

Historia LC-14 jest nieco bardziej skomplikowana. Stanowisko startowe zostało zbudowane w 1957 roku do wystrzeliwania wojskowych rakiet Atlas, a w 1959 roku zostało przebudowane do wystrzeliwania rakiet Atlas-D i startów kosmicznych. W tamtym czasie było to jedyne miejsce startowe przeznaczone dla rakiet Atlas, więc program Mercury nie mógł mieć go na wyłączność, ale musiał dzielić je z satelitami MIDAS, testowymi startami Big Joe i innymi startami rakiet międzykontynentalnych, zanim mogło być w wyłącznych rękach NASA. Później wszystkie starty Mercury-Atlas były wystrzeliwane z tego miejsca, a później także starty Atlas-Agena.

Dodatkowego planowania wymagało zaprojektowanie lądowania i późniejszych operacji ratowniczych oraz zarządzanie utrzymaniem kontaktu radiowego podczas lotu. Do obsługi obu zadań jednocześnie wybrano Marynarkę Wojenną.

Na konferencji prasowej w Waszyngtonie 9 kwietnia 1959 roku NASA przedstawiła opinii publicznej siedmiu mężczyzn, którzy po rygorystycznych testach medycznych i psychologicznych zostali wybrani, by zostać pierwszymi ludźmi, którzy polecą w kosmos. Równocześnie z ich odsłonięciem opinia publiczna poznała nowe słowo: astronauta (w terminologii amerykańskiej astronauta, które ma swoje korzenie w mitologii greckiej, kojarząc się z Argonautami, a dosłownie oznacza gwiezdnego żeglarza).

Ale publiczne odsłonięcie poprzedził długotrwały, tajny projekt selekcji. Proces selekcji opierał się na medycznych założeniach, że niedoszli kosmiczni podróżnicy będą narażeni na śmiertelne niebezpieczeństwa: przewidywano załamanie orbity w stanie nieważkości, niemożność jedzenia i picia bez grawitacji, trudności psychologiczne i rodzaj kosmicznego szaleństwa, które mogło dotknąć samotnego mieszkańca kabiny, który mógł stać się niezdolny do kontrolowania statku kosmicznego. Aby przeciwdziałać tym niebezpieczeństwom, opracowano system selekcji, który miał wyłonić kandydatów o wysokim stopniu ponadprzeciętności pod względem zdrowotnym i psychologicznym.

Wybór

Wybór kandydatów na astronautów został przeprowadzony zgodnie z instrukcjami prezydenta Eisenhowera - i nieco zmodyfikowany w stosunku do wymagań określonych przez Space Task Group - przy czym wojskowe korpusy lotnicze zostały poproszone o sporządzenie listy potencjalnych kandydatów. W sumie w Waszyngtonie sprawdzono 508 potencjalnych kandydatów, z których wybrano 110 pilotów jako odpowiednich (na liście znalazło się pięciu pilotów piechoty morskiej, 47 marynarki wojennej i 58 sił powietrznych, przy czym nikt z sił powietrznych armii nie został uznany za odpowiedniego). W drugim etapie procesu selekcji kandydaci zostali podzieleni na trzy główne grupy, a pierwsze 35 osób zostało wezwanych do Waszyngtonu na rozmowy kwalifikacyjne na początku lutego 1959 r., z zachowaniem klauzuli poufności. Charles Donlan, który kierował projektem z ramienia Space Task Group, z zadowoleniem zauważył, że zdecydowana większość kandydatów cieszyła się na udział w programie Mercury. Wynikało to z faktu, że program wymagał ochotników, a nie z tego, że przyszli piloci nie mieli być doprowadzeni do wykonania zadania. Tydzień po wywiadach pierwszej grupy, druga grupa przybyła do Waszyngtonu i przeszła swoje wywiady. Odsetek ochotników wśród tych, których uznano za odpowiednich, był tak wysoki, że nie było potrzeby wzywania trzeciej grupy (zwłaszcza że ostateczny kontyngent 12 osób, które początkowo uznano za odpowiednie, zmniejszył się do 6). Po rozmowach obu grup 69 osób przeszło do procesu selekcji.

Pomimo wyraźnych parametrów fizycznych, sześciu z 69 zostało odrzuconych z powodu zbyt wysokiego wzrostu. Wreszcie 56 kandydatów zostało odrzuconych z powodu dodatkowych wycofań z testów ogólnych, technicznych i psychologicznych drugiej rundy. Liczba wybranych została następnie zredukowana do 32, którzy zostali zabrani przez Space Task Group na szczegółowe testy medyczne, w tym elementy specjalne, w Lovelace Clinic w Albuquerque w Nowym Meksyku, a następnie w Wright-Patterson Base Aeromedical Laboratory.

Przez tydzień, począwszy od 7 lutego 1959 roku, kandydaci przechodzili sześciofazowe, wszechstronne, wielodniowe badania medyczne w Klinice Lovelace. Obejmowały one najpierw przegląd historii choroby kandydatów, a następnie szczegółowe badania ogólnomedyczne, takie jak badanie wzroku, EKG i testy refleksu, kolonoskopia i badanie krwi, czy liczenie spermy. Następnie przeprowadzono pełen zakres badań rentgenowskich, od zdjęć rentgenowskich zębów po zdjęcia rentgenowskie żołądka. Kolejnym etapem były testy sprawności fizycznej, które obejmowały testy obciążeniowe serca na ergometrze rowerowym, pomiary pojemności płuc oraz pomiary gęstości ciała. Na koniec tygodniowych testów dane zostały podsumowane i zapisane w dokumentacji medycznej każdego kandydata.

Bezpośrednio po próbach klinicznych grupa przeniosła się do Bazy Sił Powietrznych Wright-Patterson na testy stresowe w okresie od 16 lutego do 27 marca 1959 roku. Testy te miały na celu ocenę psychicznej i fizycznej tolerancji stresu kandydatów. Testy fizyczne obejmowały proste ćwiczenia z obciążeniem na schodach lub bieżni, lub testy w wirówce wymagające dużej wytrzymałości, lub wieloosiowe ćwiczenia na fotelu obrotowym znane pilotom z badań lotniczych. W równolegle prowadzonych testach psychologicznych kandydaci byli poddawani próbom z niespodziewanymi lub nieprzyjemnymi bodźcami, takimi jak testy w wodzie termicznej lub zimnej czy ćwiczenia w komorze ciemnej. Wśród testów psychologicznych znalazł się również test Rorschacha, który skądinąd budzi wątpliwości co do wiarygodności.

Na zakończenie serii testów w Wright Patterson, pod koniec marca 1959 roku, Komitet Nominacyjny wysunął 18 w pełni medycznie wykwalifikowanych kandydatów. Komisja selekcyjna Space Task Group zebrała się 1 kwietnia 1959 roku i z 18 odpowiednich kandydatów, siedmiu zostało ostatecznie wybranych do szkolenia astronautów. Grupa ta została ogłoszona przez NASA 2 kwietnia 1959 r., a następnie została przedstawiona jako Mercury Seven (Mercury 7) 9 kwietnia 1959 r. w Waszyngtonie jako przyszli amerykańscy astronauci i od tych siedmiu pilotów rozpoczęło się szkolenie astronautów.

Original Weeks

Kolejna grupa, znana w prasie jako Mercury Seven, rozpoczęła trening:

Sześciu z nich wyleciało w kosmos w ramach programu (Slayton został usunięty z grupy w 1962 roku z powodu problemów z sercem, a w programie Sojuz-Apollo poleciał dopiero w 1975 roku po operacji serca).

Kandydaci na astronautów wkroczyli w centrum uwagi dzięki swojej prezentacji. Podobnie jak naturalne zainteresowanie opinii publicznej - trudno było wówczas o bardziej egzotyczny zawód niż "astronauta". Sama NASA dodatkowo zwiększyła popularność swoich kandydatów, zachęcając do zawarcia umowy między astronautami a dużym amerykańskim magazynem, który w ofercie o wartości 500 000 dolarów kupił prawa do publikowania historii o astronautach. W ramach umowy publikował on w serii Life swoje reportaże o życiu astronautów, a także ich biografie. W tej serii artykułów, które ukazywały się przez 28 numerów w latach 1959-1963, Life stworzył nowego amerykańskiego bohatera, przedstawiając astronautów jako rodzaj "codziennego superbohatera", upiększając ich pochodzenie i portretując ich codzienne życie poza treningiem w amerykańskim stereotypie.

Oprócz Mercury Weeks dla pierwszych siedmiu astronautów NASA używano jeszcze dwóch innych nazw - obu pośmiertnych. Jedną z nich była Astronaut Group 1, której NASA używała potem, gdy zaczęła rekrutować dodatkowe grupy astronautów do programu Gemini, a potem Apollo i chciała odróżnić grupy wybrane w różnym czasie. Jednak nie tylko NASA, ale i sami astronauci wyróżniali się poprzez nadanie nazwy grupie, i tak nazwa grupy, która stała się znana i później publicznie używana to Oryginalna Siódemka, co również miało na celu odróżnienie ich od innych (takich jak Nowa Dziewiątka zwerbowana w 1962 roku, czy Czternastka w 1963 roku).

Szkolenie astronautów

Szkolenie było bardzo podobne do programu selekcji w bazie lotniczej Wright-Patterson: ćwiczyli swoje profile startu i wejścia do samolotu w symulacjach przyspieszenia odśrodkowego, trenowali w walizce, w komorze cieplnej lub w komorach z dwutlenkiem węgla, czy też utrzymywali swoją sprawność fizyczną poprzez różne sporty. Ale były też zupełnie nowe obszary. Zwiedzali zakłady różnych dostawców, poznając budowany sprzęt, odwiedzili Przylądek Canaveral, punkt startowy dla ich przyszłych misji kosmicznych, pojechali do Akron, by zobaczyć zakład produkujący skafandry kosmiczne. Rozpoczęli również proces specjalizacji, na przykład Carpenter, ze swoim doświadczeniem marynarskim, stał się ekspertem od systemów komunikacyjnych i nawigacyjnych statku kosmicznego, Grissom zagłębił się w systemy kontrolne i elektromechaniczne Mercury'ego, a Glenn pomagał przy tablicy przyrządów kabiny. Szkolenie obejmowało ćwiczenia w locie oprócz powyższych testów. Z jednej strony kontynuowali oni swoje wcześniejsze loty w wyczynowych myśliwcach, aby podtrzymać swoje umiejętności lotnicze, a z drugiej ćwiczyli się do stanu nieważkości, z jakim przyjdzie im się zmierzyć, wykonując loty paraboliczne w zaprojektowanych do tego celu samolotach C-131 należących do NASA.

W sumie zbudowano dwadzieścia Mercurysów, trzy nieudane starty, pięć umieszczono na orbicie balistycznej, a sześć okrążyło Ziemię. Przeprowadzono sześć eksperymentów z udziałem ludzi, w tym dwa tylko na orbicie balistycznej. Statek kosmiczny pozwalał pojedynczemu człowiekowi na lot w kosmosie przez 24 godziny, maksymalnie do 36 godzin. Baterie chemiczne były w stanie dostarczyć 1500-3000 watogodzin (Wh), w zależności od zadania. Miał kształt dzwonu, wysokość 3,4 metra wraz z rakietami wspomagającymi, przy maksymalnej szerokości 1,9 metra. Miał konstrukcję dwuścienną, obudowa zewnętrzna była ze stopu niklu, wewnętrzna ze stopu tytanu, a pomiędzy nimi znajdował się materiał izolacyjny z włókien ceramicznych. W nosie zamontowana była rakieta ratownicza. Wysokość wieży ratowniczej to 6,2 metra. W obudowie anteny zamontowano spadochron stabilizujący oraz stabilizujący celownik horyzontu na podczerwień. Kabina ma 1,9 metra średnicy i 1,5 metra wysokości. W czasie służby astronauta wykonywał wymagane zadania w pozycji siedzącej, prawie bez ruchu.

Alan Shepard był pierwszym Amerykaninem, który wyruszył w kosmos w statku kosmicznym Freedom 7, wykonując suborbitalny skok kosmiczny. John Glenn był pierwszym Amerykaninem, który okrążył Ziemię w statku kosmicznym Friendship 7. Sowieci również wyprzedzili Amerykanów w załogowych lotach kosmicznych dzięki programowi Vostok.

Loty próbne bezzałogowców

Pierwszą próbą programu Mercury byłby Little Joe 1, gdyby nie udaremniła jej pewna usterka. Eksperyment nie odbywał się nawet na Cape Canaveral, ale na Wallop Island, a inżynierowie chcieli sprawdzić, jak zachowa się szalupa ratunkowa, zwłaszcza w momencie maksymalnego ciśnienia dynamicznego (maksymalny opór przy starcie). W tym celu wystarczyła rakieta Little Joe, gdyż mogła zasymulować pożądane ciśnienie dynamiczne, następnie na tej wyrzutni zbudowano model statku kosmicznego Mercury, a na końcu jedyny kompletny system - wieżę ratunkową.

Jednak w 1959 roku planowany lot zakończył się całkowitym niepowodzeniem. 21 sierpnia 1959 roku: na 35 minut przed planowanym startem, gdy automat i samozniszczenie były podłączone do źródła zasilania w postaci własnej baterii, niespodziewanie doszło do wyzwolenia ładunków wybuchowych oddzielających zespoły statku kosmicznego - załoga przygotowująca się do startu rozpoczęła paniczny lot - i ostatecznie wieża ratunkowa (która prawidłowo wykryła stan zagrożenia) została wystrzelona z dołączonym modelem statku kosmicznego, podczas gdy rakieta pozostała na stanowisku startowym. Rakieta ratunkowa wykonała następnie wzorowo swoje zadanie, wynosząc Merkurego na wymaganą wysokość około 600 metrów, gdzie go uwolniła. Raport z badań został ukończony w niecały miesiąc, a jako przyczynę awarii wskazano tzw. prąd błądzący spowodowany niewłaściwym uzwojeniem.

Oprócz serii eksperymentów Little Joe na Wallop Island (które w zasadzie miały udowodnić funkcjonalność rakiety ratunkowej), NASA rozpoczęła również testowanie innego ważnego elementu - osłony termicznej. Wymagało to zastosowania potężniejszego pojazdu startowego, tzw. rakiety Big Joe. Big Joe był w zasadzie rakietą Atlas. W eksperymencie Big Joe, rakieta nośna Atlas-10D została dopasowana do niedziałającego, ale efektywnego pod względem masy i rozmiarów statku kosmicznego Mercury, a osłona termiczna (która nagrzewa się podczas ponownego wejścia na orbitę, spala się, spala, powoli rozpada, ale efektywnie rozprowadza ciepło) została zamontowana na statku kosmicznym, wybrana po długiej debacie projektowej.

Start odbył się 9 września 1959 roku z Przylądka Canaveral, ze stanowiska startowego nr 14. W czasie lotu wszystko działało bez zarzutu aż do około 2 minuty, kiedy to kontrola odebrała sygnał błędu w telemetrii: separacja stopnia nie powiodła się. Ponieważ stopień nadal leciał jako martwy ciężar, nie było szans na osiągnięcie przez statek kosmiczny planowanej wysokości i prędkości. Gdy stopień rakiety pozostał na statku kosmicznym (tym samym pokonując główny cel osłony termicznej), kontrola musiała grać z reaktywnymi pędnikami sterującymi (zasadniczo małe pędniki pomocnicze, które wykonują sterowanie), aby sprowadzić rakietę na dół, co ostatecznie się udało, chociaż paliwo do sterowania zostało całkowicie zużyte. Statek kosmiczny Merkury osiągnął ostatecznie maksymalną wysokość 140 km i po przelocie 2292 km dotarł do Oceanu Atlantyckiego, gdzie ekipy ratunkowe odnalazły go w stosunkowo nienaruszonym stanie po kilku godzinach poszukiwań.

4 października 1959 roku odbył się kolejny test Mercury'ego - ponownie na wyspie Wallop - nieoznaczonej wówczas i dopiero później otrzymującej oznaczenie Little Joe 6. Test był w zasadzie krokiem wstecz w stosunku do nieudanej pierwszej próby, a jedyną wspólną cechą było to, że użyto tego samego pojazdu startowego, który został pozostawiony na stanowisku startowym w sierpniu. Jeśli chodzi o cele testu lotniczego, krok wstecz oznaczał, że jedynymi testami było sprawdzenie przydatności rakiety oraz charakterystyki lotu i wytrzymałości statku kosmicznego. W tym celu wraz z rakietą zmontowano kapsułę kosmiczną o odpowiedniej masie i rozmiarach, ale pozbawioną systemów, a więc niezdolną do pracy, oraz równie niezdolną do pracy wieżę ratunkową.

Podczas eksperymentu Little Joe uniósł 16,5-metrową i 20-tonową konstrukcję na wysokość 65 kilometrów, gdzie pod koniec dwuipółminutowego lotu urządzenia sterujące uruchomiły autodestrukcję zgodnie z planem. Kawałki statku kosmicznego uderzyły w ocean oddalony o 115 kilometrów. Eksperyment został uznany za udany.

Na Wallop Island eksperymenty trwały nieprzerwanie - rakiety Little Joe były wystrzeliwane co miesiąc do dnia. I tak 4 listopada 1959 roku wystrzelono Little Joe 1A, dokładnie powielając nieudany lot Little Joe 1. Cele były takie same, lot miał zweryfikować przydatność rakiety ratunkowej, z dodatkiem zebrania jak największej ilości danych o systemie spadochronowym. Kapsuła wyznaczona do lotu była ponownie niedziałającą makietą, z nienaruszoną jedynie rakietą ratunkową. W eksperymencie wzięła udział także prasa, po krótkiej batalii, w której dziennikarze walczyli o uzyskanie informacji o locie z pierwszej ręki (pracownicy NASA przeprowadzili więc wcześniej szczegółowe "szkolenie" dla prasy, aby wszelkie przerwy w odliczaniu nie zostały zgłoszone jako błąd lub porażka).

4 listopada LJ-1A ostatecznie zakończył częściowo udany lot. Rakieta uniosła kapsułę kosmiczną w powietrze pozornie bez problemu, ale rakieta ratunkowa wystartowała dopiero 10 sekund po punkcie maksymalnego obciążenia dynamicznego. System spadochronowy działał bez zarzutu, podobnie jak operacje ratunkowe, więc drugo- i trzeciorzędne cele operacyjne zostały osiągnięte w 100%. Przyczyna nieprawidłowego działania rakiety ratowniczej nie została zidentyfikowana, pojawiły się jedynie spekulacje. Niepowodzenie skłoniło do powtórzenia eksperymentu.

Little Joe 2 został wystrzelony ze zwykłego miejsca na Wallop Island 4 grudnia 1959 roku i był znacznym ulepszeniem poprzedniej próby. Chociaż LJ-1A nie był niekwestionowanym sukcesem, eksperymentatorzy dodali żywy lot do eksperymentu Mały Joe-Mercury. Byli ciekawi, jak prosty organizm, jakim jest mała miedziana małpka, zachowa się pod wpływem ruchu statku kosmicznego, nieważkości i promieniowania na dużych wysokościach. Później planowali wystrzelić dodatkowy pakiet biologiczny: ziarna owsa, neurony szczura, hodowle tkanek i robaki były przygotowane do podróży z małpką.

Start odbył się w obecności dwóch nowych kandydatów na astronautów, Alana Sheparda i Virgila Grissoma. Mały Joe wyniósł Mercury'ego na wysokość 30 000 metrów, a startująca rakieta ratunkowa podniosła wysokość jeszcze bardziej, wynosząc kapsułę na 84 000 metrów, zanim swobodnie spadła z martwego punktu. Wysokość szczytowa okazała się o prawie 30 000 metrów niższa niż planowano, co było spowodowane błędnie obliczonym oporem. Małpa Sam doświadczyła tylko 3 minut nieważkości zamiast planowanych 4. Pod koniec około 6 godzin podrzucania i obracania, ekipy ratunkowe zdołały bezpiecznie wyciągnąć małą małpkę z morza, po gładkim lądowaniu. Eksperci uznali wszystkie wstępne cele za sukces i byli entuzjastycznie nastawieni - zwłaszcza do doskonale działającej wyrzutni Little Joe - choć późniejsze opinie stały się bardziej zniuansowane, w szczególności biolodzy narzekali na mniej niż zadowalające wyniki eksperymentu na zwierzętach. Główny cel został jednak osiągnięty, a rakieta ratunkowa okazała się doskonale przystosowana do ewentualnego awaryjnego ratowania statku kosmicznego z żywymi istotami - nawet ludźmi - na pokładzie.

Po podróży małpki Sam nastąpiła powtórka nie do końca udanego eksperymentu na Little Joe 1 i 1A, z tym drobnym twistem, że statek kosmiczny znów przewoził "kogoś", pannę Sam, małą małpkę miedzianą. 21 stycznia 1960 roku z Wallop Island wystrzelono kolejną rakietę Little Joe, która tym razem w końcu spisała się zgodnie z oczekiwaniami. Rakiecie zabrakło mniej niż 15 kilometrów do planowanej wysokości i osiągnęła prędkość ponad 3200 km

Jedyną prawdziwą nowością podczas lotu były ćwiczenia ratownicze, podczas których inżynierowie symulowali sytuację awaryjną na wysokości spalania się Little Joe i konieczność wystrzelenia rakiety ratunkowej. Operacja przebiegła bez problemów, a kolejne 75 m

W lutym 1960 roku, na spotkaniu w Los Angeles, NASA zdecydowała (opierając się nieco na testach Little Joe i Big Joe) o ostatecznej konfiguracji statku kosmicznego Mercury, rakiety Atlas, rakiety ratunkowej, i planowała zrealizować ją w ostatecznej konfiguracji. Ostateczność - i być może obecność działającego sprzętu - przejawiała się także w tym, że lot nie był przewidziany jako Big Joe, ale jako ostateczny Mercury-Atlas-1. Do lotu zabrano więc fabryczną kapsułę kosmiczną nr 4 firmy McDonnell i zainstalowano w niej dodatkowe wyposażenie i oprzyrządowanie. Statek kosmiczny był bardziej warsztatem pomiarowym w swojej ostatecznej budowie niż funkcjonalnym pojazdem kosmicznym, biorąc pod uwagę brakujące systemy (podtrzymywanie życia, fotel pilota, tablica przyrządów, pędniki sterujące, itp.

Parametry, które należy sprawdzić przed lotem

W dniu 24 lipca ustalono parametry, jakie ma osiągnąć statek kosmiczny (5700 m

Minutę po starcie utracono wszelki kontakt z rakietą. Na sekundę przed przerwaniem transmisji odebrano za pośrednictwem telemetrii sygnał o nagłym ustaniu różnicy ciśnień między zbiornikiem paliwa a zbiornikami ciekłego tlenu. Ponieważ przez chmurę nie była dostępna żadna kontrola wzrokowa, nie można było stwierdzić, czy ten sygnał był przyczyną problemów, czy też ich końcowym efektem, w którym zbiorniki uległy zniszczeniu, ale z sygnałów jasno wynikało, że rakieta i statek kosmiczny uległy zniszczeniu. Przyczyny były trudne do odkrycia, choć ekipom ratunkowym udało się odnaleźć w morzu rozbitą rakietę i kapsułę kosmiczną Mercury. Nie udało się ustalić przyczyny awarii, ale NASA zdecydowała się na powtórzenie lotu, tylko po to, by załadować statek kosmiczny instrumentami do kolejnego testu.

Projektowanie eksperymentu Little Joe 5 rozpoczęło się na około rok przed planowanym startem, a pierwotnym założeniem było wystrzelenie pierwszej operacyjnej kapsuły kosmicznej Mercury lub rakiety ratunkowej poprzez włączenie do niej specjalnego "pakietu" zawierającego średniej wielkości szympansa, aby sprawdzić zachowanie statku kosmicznego i jego lokatora przy maksymalnym Q. Jednak opóźnienia w lądowaniu kapsuły kosmicznej, problemy z tzw. "pierścieniem zszywek" łączącym statek kosmiczny i rakietę oraz wbudowaną w niego pirotechniką separacyjną opóźniły przygotowania, więc Robert Gilruth zdecydował (za zgodą inżynierów STG) o usunięciu lotu szympansa z celów planistycznych, aby załoga mogła bardziej skupić się na sprawach technicznych. Później pojawiły się kolejne problemy z instalacją zbiorników z helem i nadtlenkiem wodoru, powodując kolejne opóźnienia. Pojawiły się też dodatkowe problemy z wagą sprzętu latającego, co podnosiło możliwość niechcianego lądowania w Afryce.

Start został ostatecznie zaplanowany na 8 listopada 1960 roku. Tego dnia eksperyment zakończył się całkowitym niepowodzeniem. Rakieta wystartowała z Wallop Island o 10:18 czasu lokalnego (15:18 UTC) i została zniszczona po zaledwie 16 sekundach lotu. Rakieta ratunkowa została następnie odpalona przed czasem, podczas gdy pojazd startowy wciąż przyspieszał statek kosmiczny, ale wszystkie elementy pozostały w stanie sprzężonym, zboczyły z kursu i rozbiły się o morze. Kapsuła wzniosła się na wysokość zaledwie 16,2 km i rozbiła się w morzu 20,9 km od stanowiska startowego, czyli znacznie poniżej docelowego zasięgu. Ekipy ratunkowe wydobyły później część wraku z morza w celu dalszej analizy.

W drugiej połowie 1960 roku w NASA pojawił się pomysł - częściowo z obawy przed wyprzedzeniem przez Sowietów, a częściowo w celu zaoszczędzenia kosztów - aby rozdzielić eksperymenty i oprócz lotu orbitalnego rakietą Atlas wykonać tzw. skok kosmiczny (lot po orbicie balistycznej) rakietą o mniejszej mocy, który byłby lotem kosmicznym tylko w tym sensie, że przekraczałby Linię Kármána. Wybrano rakietę Redstone i na jej szczycie zbudowano statek kosmiczny Mercury, który miał przetestować skok kosmiczny.

Aby przetestować nowy profil lotu, inżynierowie zaplanowali lot pełnowymiarowej kapsuły kosmicznej Mercury (przykład fabryczny nr 2) z wyrzutnią Redstone (oznaczoną jako MR-1) i pełnowymiarową wieżą ratunkową. Planowano użyć tej kombinacji sprzętu do przetestowania automatycznego systemu naprowadzania i lądowania statku kosmicznego, a także infrastruktury naziemnej startowej, ratunkowej i śledzącej. Ponadto chciano również przetestować działanie systemu wykrywania przerwania lotu (system został skonfigurowany tak, aby wykryć i zgłosić do systemu sterowania sytuację przerwania lotu, ale nie wywołać samego przerwania).

Start zaplanowano na 7 listopada 1960 roku, ale wykryto usterkę w systemie helowym (ciśnienie nieoczekiwanie spadło do jednej czwartej normalnej wartości), więc start musiał zostać przełożony, statek kosmiczny i osłona cieplna zostały zdemontowane z Redstone, usterka usunięta (poprzez wymianę zbiorników i ponowne okablowanie), a zespół ponownie złożony. Nowy start został zaplanowany na 21 listopada 1960 roku. Był to pierwszy raz, kiedy centrum kontroli Mercury'ego zostało użyte do kierowania lotem.

Start odbył się o 9:00 czasu lokalnego (14:00 UTC) ze stanowiska startowego LC-5. Zaskoczeni kontrolerzy widzieli przez peryskop nowego centrum kontroli, że rakieta zaryczała, po czym nagle ryk ustał, rakieta szarpnęła, po czym osiadła na płacie ogonowym i cisza osiadła na stanowisku startowym. Zaraz potem rakieta ratunkowa odpala i odlatuje, ale zostawia kapsułę kosmiczną na jej szczycie. Trzy sekundy po tym, jak rakieta ratunkowa odlatuje, spadochron kapsuły rozwija się i przykrywa kapsułę, w połowie rozłożoną. Sytuacja stała się dość niebezpieczna ze względu na wadliwe działanie systemu: w pełni załadowana rakieta stała na stanowisku startowym bez żadnego zabezpieczenia, zdana wyłącznie na grawitację, ze spadochronem zwisającym z boku całego zespołu, grożącym przewróceniem przez niewielki podmuch wiatru.

Awaria ostatecznie zapisała się w raportach jako "lot na cztery cale" (inni podsumowali to wydarzenie jako "jedyne, co wystrzeliliśmy, to rakieta ratunkowa"). Najpierw dowództwo wybrało spośród kilku opcji, by poczekać, aż wyczerpią się baterie potrzebne do zasilania systemów rakiety, tak by ciekły tlen mógł się powoli zagotować i można było zbliżyć się do wybuchowej rakiety. Rozpoczęte rozwiązywanie problemów szybko ujawniło przyczynę problemu: podczas startu różne złącza kabli zostały odłączone od rakiety w różnych sekwencjach, a niewłaściwy kabel (krótszy kabel z innego typu Redstone'a) został wyciągnięty z rakiety w niewłaściwej kolejności, więc silnik wykrył to jako polecenie wyłączenia i zatrzymał proces startu na długo przed jego zakończeniem. Po zidentyfikowaniu usterki zdecydowano się na powtórzenie testu.

Niespełna miesiąc po nieudanej próbie NASA była gotowa do wykonania kolejnego skoku w kosmos. Lot Mercury-Redstone-1A był całkowitym powtórzeniem nieudanej próby z 19 listopada. Statek kosmiczny był tym samym (numer fabryczny Nr.2), który został zdemontowany z MR-1, a rakieta użyta do montażu to MRLV-3. Cel lotu pozostał ten sam: sprawdzenie działania automatycznego systemu naprowadzania i lądowania oraz systemu przerywania lotu przy użyciu sprawnej kapsuły kosmicznej, rakiety i wieży ratunkowej.

Start odbył się 19 grudnia 1960 roku, kiedy to rakieta Redstone wystartowała ze stanowiska startowego Cape Canaveral LC-5 o godzinie 11:15 (16:15 UTC), silnik pracował przez 143 sekundy, a statek kosmiczny został ostatecznie wyniesiony na wysokość 210 kilometrów (210 mil) i wylądował w Oceanie Atlantyckim 378 kilometrów (378 mil) od miejsca startu. Maksymalna prędkość końcowa lotu wyniosła 7900 km

Po udanej misji Mercury-Redstone-1A, NASA natychmiast przeszła do lotu kosmicznego rakietą Redstone, ponieważ oferowała najszybszy sposób, w jaki Stany Zjednoczone mogły pokonać Sowietów. Następnym krokiem było wykonanie pełnoprawnego skoku w kosmos przy użyciu w pełni wyposażonego statku kosmicznego, ale najpierw z małpą na pokładzie, rodzaj próby generalnej przed lotem człowieka, aby można było zbadać wpływ na żywe organizmy. Cele Mercury-Redstone-2 zostały odpowiednio zdefiniowane. Jednak zamiast małp rhesus, używanych już w eksperymentach z Little Joe, do lotu wybrano szympansa, naczelnego o bardziej ludzkiej budowie ciała. W Holloman Air Force Base założono już kolonię 40 małp do eksperymentów, a do lotu wybrano jedną. Wybrana małpa urodziła się w Kamerunie w 1956 roku i została przeniesiona do Ameryki w 1959 roku, a na potrzeby eksperymentu zmieniono jej oryginalny Chang ("numer inwentarzowy" z 65 na Ham. Ham nie miał oryginalnego angielskiego znaczenia "ham", ale był akronimem złożonym z inicjałów Holloman Aerospace Medical Center, które prowadziło eksperyment. Tym, co było nowe dla Hamu w porównaniu z poprzednim lotem, była konieczność opracowania testów, które oprócz pomiaru funkcji życiowych miały sprawdzić reakcję organizmu na nieważkość i skutki lotu kosmicznego. Najważniejszym z tych testów było poddanie zwierzęcia różnym dźwiękom i

Dwudziestu weterynarzy i opiekunów, wraz z sześcioma najlepszymi zwierzętami wybranymi w bazie Holloman, zostało przeniesionych 2 stycznia 1961 roku na Przylądek Canaveral, gdzie przydzielono im osobny oddział. W nowym miejscu rozpoczął się najpierw okres aklimatyzacji, gdyż małpy zostały przeniesione z wysokości Hollomana, wynoszącej około 1500 metrów nad poziomem morza, na poziom morza, przez co mierzone wartości zdrowotne małp zmieniły się z przyczyn obiektywnych. Zwierzęta zostały następnie podzielone na dwie oddzielne grupy, gdzie członkowie obu grup nie mogli się ze sobą kontaktować, co zapobiegło ewentualnej chorobie zakaźnej, która mogłaby przetoczyć się przez wszystkich kandydatów jednocześnie. W okresie poprzedzającym start szympansy codziennie ćwiczyły zadania, których nauczyły się w bazie Holloman, tyle że tym razem sygnały świetlne i dźwiękowe oraz ramiona reagujące zostały włączone do naturalnej wielkości modelu kabiny Mercury, aby umożliwić zwierzętom przyzwyczajenie się do nowego "środowiska pracy". W przeddzień startu członek Space Task Group i weterynarz z zespołu holenderskiego zbadali zwierzęta i wybrali najbardziej odpowiedniego kandydata - Hama. Do lotu przydzielono również szympansa rezerwowego, samicę o imieniu Minnie. Dla dwóch wybranych osobników proces startu rozpoczął się 19 godzin przed planowanym startem, kiedy to wyposażono je w biosensory mierzące ich parametry życiowe i nakarmiono dietą. Na siedem i pół godziny przed startem przeprowadzono ostateczną kontrolę medyczną. Na cztery godziny przed startem oba zwierzęta zostały umieszczone w specjalnie zaprojektowanych do lotu fotelach ciśnieniowych i przewiezione na stanowisko startowe.

Start Mercury-Redstone-2 odbył się 31 stycznia 1961 roku o godzinie 11:55 (16:55 UTC), po serii opóźnień startu spowodowanych problemami (zacięła się winda stanowiska startowego, w otoczeniu stanowiska startowego niepotrzebnie przebywało zbyt wiele osób, jeden z systemów potrzebował 20 minut dłużej na osadzenie się, a osłona jednego ze złączy rakiety utknęła). Podróż szympansa była daleka od bezproblemowej. Minutę po starcie dane telemetryczne wykryły odchylenie trajektorii o 1 stopień, a odchylenie to rosło. Przyspieszenie trwało przez 137 sekund, w którym to momencie automatyczny silnik rakiety wyłączył się zgodnie z programem. Rakieta ratunkowa wykryła wyłączenie silnika jako awarię, ale zamiast się odłączyć, odpaliła i kontynuowała podnoszenie kapsuły. Awaria rakiety ratunkowej nadmiernie przyspieszyła statek kosmiczny, przesuwając planowany dystans około 7081 km

Mimo trudności małpa spisała się świetnie. Podobnie jak w przypadku treningu naziemnego, musiał pociągać za dźwignie na różne wskazówki i na 50 razy spudłował tylko dwa razy (ponownie ukarany małym porażeniem prądem). Przy lądowaniu jeszcze jeden problem dał o sobie znać przy kontroli. Awaria nastąpiła podczas separacji rakiet i fałszywego startu rakiety ratunkowej, rakiety wspomagające hamowanie używane do ostatecznego wyznaczania trajektorii przy lądowaniu (które były spięte w "pakiet" i przypięte pasami do dna kabiny w celu łatwego odłączenia pod koniec hamowania) zostały przedwcześnie odłączone. Dlatego też manewr hamowania nie odbył się na szczycie trajektorii. Kapsuła powróciła następnie do atmosfery, a z powodu wielokrotnych zmian trajektorii Ham został poddany działaniu siły 14,7 G przy maksymalnym wyhamowaniu. Problemy nie opuściły statku kosmicznego podczas opadania. Ham rozprysnął się na Oceanie Atlantyckim po 16 minutach 39 sekundach lotu, 679 kilometrów od miejsca startu i 90 kilometrów od najbliższego oczekującego statku, niszczyciela USS Ellison. Podczas lądowania kabina została uszkodzona, oderwana została osłona termiczna i nastąpił wyciek, więc do kabiny zaczęła wlewać się woda, grożąc jej zatopieniem. Wysłany do monitorowania lądowania i zlokalizowania położenia kabiny w wodzie samolot poszukiwawczo-ratowniczy P2V odkrył kabinę Mercury podrzuconą do góry nogami w wodzie 27 minut po lądowaniu. Dowództwo nakazało wówczas Marynarce Wojennej zamówienie śmigłowców do wczesnej akcji ratunkowej, gdyż odzyskanie łodzi trwałoby co najmniej 2 godziny. Najbliższy helikopterowiec, USS Donner, wysłał śmigłowiec poszukiwawczo-ratowniczy, który ostatecznie odzyskał tonącą kapsułę kosmiczną. Piloci szacują, że do czasu jej wydobycia wewnątrz kabiny zgromadziło się około 360 litrów wody. Oprócz uszkodzenia ściany kabiny, woda dostała się do niej również przez zawór (ten sam zawór, przez który powietrze uciekło w początkowej fazie lotu i pozostał otwarty). Po wydobyciu, śmigłowiec przetransportował kabinę na USS Donner, a na pokładzie otwarto drzwi. Marines znaleźli Hama przypiętego do swojego fotela, bezpiecznego i zdrowego. Zwierzę, które było w dobrym stanie, otrzymało z kuchni jabłko i pomarańczę, które skonsumowało ze smakiem.

Misja Ham'a nie zakończyła się jednoznacznym sukcesem, dlatego konieczne było wprowadzenie zmian w rakiecie i sprawdzenie jej funkcjonalności podczas kolejnego lotu testowego przed załogowym lotem kosmicznym.

Tymczasem postępy czyniono także w innej gałęzi eksperymentu - lotach orbitalnych. Kluczem było doprowadzenie rakiety Atlas do kwalifikacji kosmicznej dla programu Mercury, który zakończył się spektakularną porażką przy Mercury-Atlas-1. Podczas badania wypadku podejrzenia skupiły się na konstrukcji rakiety jako możliwym źródle awarii. Atlas był tzw. rakietą kerozynowo-tlenową (tj. wykorzystującą naftę RP-1 jako paliwo i skroplony tlen jako utleniacz), której pierwszy udany start odbył się 17 grudnia 1957 roku jako wojskowa rakieta balistyczna. Filozofia projektowania konstrukcji była dość unikalna, inżynierowie zastosowali tzw. metodę "balonu gazowego": zbiorniki statku kosmicznego wykonane były z cieńszej od papieru stali nierdzewnej i wypełnione w tempie ich ewakuacji gazem helowym pod ciśnieniem 170-413 kPA, co zapewniało wytrzymałość konstrukcyjną całej rakiety. Według testerów, rakieta wybuchała lub rozpadała się z powodu niewystarczającej wytrzymałości strukturalnej, więc następna rakieta Atlas otrzymała stalowy pasek (zwany w slangu astronautycznym hamulcem spajającym lub pasem) jako wzmocnienie, aby zrekompensować słabość strukturalną wersji "cienkościennej". Taśma została najpierw przetestowana w laboratorium i tunelu aerodynamicznym i uznana za odpowiednią, ale między Space Task Group, Siłami Powietrznymi i Convair toczyła się długa debata, czy jest to odpowiednie rozwiązanie. Ostatecznie większość opinii STG i Convair zarekomendowała Jamesowi Webbowi, nowemu szefowi NASA, by ten wydał zgodę na lot (Webb, jako kilkudniowy przywódca, podjął ryzyko wystąpienia przeciwko Siłom Powietrznym, które miały większe doświadczenie w obsłudze rakiety i były przeciwne eksperymentowi, oraz ściągnięcia na siebie i NASA wszystkich konsekwencji niepowodzenia).

Co jednak dziwne, inżynierowie nie określili testu orbitalnego, a jedynie suborbitalny, jako środek zapobiegawczy, rakieta miała w zasadzie tylko przyspieszyć kapsułę Mercury do automatycznego skoku w kosmos. Decyzja Webba została podjęta i rakieta, astronauta i rakieta ratunkowa zostały szybko zmontowane i ustawione do startu. 21 lutego 1961 roku, o godzinie 9:28 (14:28 UTC), statek kosmiczny został wystrzelony bez przeszkód, monitorowany przez kontrolerów z lokalnego centrum kontroli. Kilka osób ledwo odważyło się oddychać podczas startu, a słyszalne westchnienia ulgi były słyszalne, gdy po 1 minucie lotu rakieta i statek kosmiczny przekroczyły strefę max Q i kontynuowały przyspieszanie zgodnie z planem. Telemetria kolejno wskazywała wyłączenie rakiety, oddzielenie statku kosmicznego od rakiety, oddzielenie od wieży ratunkowej, przewrócenie się statku kosmicznego do zapłonu hamującego, wykonanie manewru hamowania i w końcu oddzielenie pakietu hamującego. Kontakt radiowy został w tym momencie utracony ze względu na odległość, ale wkrótce wychodzący USS Greene zameldował, że odbiera sygnały od powracającej kapsuły i rakiety oraz że wizualnie monitoruje ponowne wejście. W rejonie lądowania (elipsa o średnicy 20×40 mil z błędami) USS Donner oczekiwał na przybycie statku kosmicznego. Niszczyciel dostrzegł statek kosmiczny, a wysłane helikoptery ratunkowe wyniosły Mercury'ego na pokład w ciągu 24 minut. Próba zakończyła się pełnym sukcesem.

Inżynierowie uznali za kluczowe sprawdzenie zachowania się systemu statku kosmicznego w zakresie maksymalnego ciśnienia dynamicznego (max Q) i spodziewali się, że postęp w tej dziedzinie nastąpi dzięki powtórzeniu nieudanego lotu Little Joe 5 (mimo że dostępne były już dane z testów Mercury-Atlas). Dlatego też dążono do powtórzenia LJ-5, zwłaszcza w obliczu faktu, że leciwa próba nie pozwoliła jednoznacznie określić przyczyny awarii.

18 marca 1961 roku o godzinie 11:49 (16:49 UTC) z Wallop Island wystrzelono Little Joe 5, ale tym razem nie wszystko działało jak należy. Zaledwie 20 sekund po starcie i 14 sekund przed upływem limitu czasu ponownie uruchomiono rakietę ratunkową, statek kosmiczny oddzielił się od rakiety i prawie w nią uderzył, a następnie na spadochronie opadł do oceanu. Kapsuła ostatecznie wylądowała 28 kilometrów od wyznaczonego miejsca lądowania z lekko uszkodzonym spadochronem. Według analizy przeprowadzonej po locie, ciśnienie dynamiczne (drag) wywarło na strukturę statku kosmicznego taką siłę deformacji strukturalnej, że skręcanie kadłuba i kadłuba do tyłu i do przodu ostatecznie zamuliło elektronikę, która wydała fałszywą komendę abordażu. Eksperyment ponownie zakończył się niepowodzeniem, a przynajmniej częściowym sukcesem.

Podróż Hama nie była jednoznacznie udana, do tego stopnia, że nie miał nastąpić lot Alana Sheparda w Mercury-Redstone-3, ale Wernher von Braun, dyrektor Marshall Space Flight Center NASA, został zmuszony do wprowadzenia zmian w rakiecie i sprawdzenia funkcjonalności zmian podczas kolejnego lotu testowego. W międzyczasie wybuchły pewne kontrowersje pomiędzy konstruktorem rakiety a szefem prasy na temat tego, jak przedstawić opinii publicznej kwestie bezpieczeństwa dotyczące pierwszego amerykańskiego astronauty. Polityka komunikacyjna NASA była taka, że żaden astronauta nie zostanie wpuszczony w przestrzeń kosmiczną dopóki nie będą w stanie zagwarantować w 100%, że sprzęt jest niezawodny dla bezpiecznego powrotu pasażera, natomiast von Braun stwierdził, że ryzyko jest ryzykiem, które trzeba zaakceptować, i że na pewno istnieje, i że jest większe niż jazda samochodem po amerykańskich drogach, ale na pewno nie większe niż w przypadku pilotów wahadłowców, z których wywodzili się kandydaci. Najnowszy lot nie otrzymał nawet numeru seryjnego, ale otrzymał nieplanowane oznaczenie Mercury-Redstone-BD (czyli Booster Development). Redstone został zmieniony w sumie w siedmiu miejscach. Jedna z modyfikacji miała zapobiec zbyt szybkiemu przyspieszaniu rakiety, co osiągnięto poprzez modyfikację małego serwozaworu, dzięki któremu do generatora pary napędzającego pompy paliwowe dostało się mniej nadtlenku wodoru, co zmniejszyło moc pomp. Zmodyfikowano także tzw. reduktor ciągu, czyli element kontrolujący ilość paliwa przepływającego przez silnik, który również miał zapobiegać nadmiernemu przyspieszeniu. Kolejnym źródłem problemów były drgania górnej części rakiety wywołane siłami powietrza, dlatego zainstalowano cztery usztywniacze i zmodyfikowano izolację na ścianie rakiety (do sprawdzenia efektów zainstalowano 65 czujników). Zainstalowano jeszcze pięć wyłączników, aby umożliwić jak najdokładniejsze wyłączenie silnika przed wyczerpaniem się utleniacza.

Start dał również załodze naziemnej możliwość ćwiczenia w rzeczywistych warunkach, z którymi później zetknie się podczas startu ludzkich pojazdów kosmicznych. W dniu startu 300 metrów od miejsca startu zaparkowano pojazd opancerzony M113, w którym załoga - w tym nadzorujący start "mistrz ognia" - zajęła swoje miejsca i czekała, aż kościany lotnik wykona swoją pracę w hałasie związanym ze startem. Inny pojazd - pusta ciężarówka pokryta azbestem - został zaparkowany 20 metrów od deflektora strumienia gazu rakiety, symulując położenie ruchomej wieży ewakuacyjnej. Podczas przygotowań do startu wystąpił drobny problem z temperaturą paliwa, która wzrosła do temperatury bliskiej wrzenia i część cieczy wylała się z rakiety. Proces tankowania był kontrolowany przez komputer, który musiał zostać dostosowany, aby rozwiązać problem.

24 marca 1961 r. o godz. 12.30 czasu lokalnego (17.30 UTC) nastąpił start rakiety. Rakieta wystartowała zgodnie z planem, choć prędkość końcowa wyniosła 26,7 m

Po pierwszym udanym teście rakiety Atlas rozpoczęły się przygotowania do kolejnego testu. Jest już pewne, że do tego testu zostanie użyta ulepszona rakieta produkcyjna D-100 - z kabiną Mercury o numerze 8. Ulepszenie polegało na wymianie ściany bocznej rakiety na grubszy materiał, co obiecywało większą stabilność strukturalną, aby uniknąć rozbicia się z tego powodu Mercury-Atlasa-1. Pierwotny plan zakładał, że Atlas wyniesie kapsułę Mercury na balistyczny lot o długiej trajektorii nad Atlantykiem (2.000-2.500 km zamiast 400-500 km skoku kosmicznego Mercury-Redstone), ale po locie Gagarina plan lotu został całkowicie przerobiony i obecnie planowano lot orbitalny z jednym zakrętem. Dodatkowo wyposażono statek kosmiczny w "robota", który oprócz otrzymywania różnych przyrządów, był w stanie imitować oddychanie za pomocą specjalnego systemu pomp, aby mierzyć obciążenia podczas lotu, testując w ten sposób system podtrzymywania życia. Zgodnie z planem B, gdyby rakieta Atlas nie osiągnęła wymaganej prędkości, lot mógł zostać przerwany w dowolnym miejscu nad Atlantykiem i przekształcony w misję co najmniej zbliżoną do pierwotnie planowanego lotu suborbitalnego.

Mercury-Atlas-3 został wystrzelony 25 kwietnia 1961 roku o godzinie 11.15 czasu lokalnego (15:15 UTC) bez większych opóźnień, jednak z powodu awarii systemu sterowania - statek kosmiczny poleciał prosto w górę i nie zablokował się na swojej orbicie - musiał ulec samozniszczeniu w 43. sekundzie lotu. Jedynym działającym urządzeniem była rakieta ratunkowa, która przed eksplozją Atlasa automatycznie oddzieliła Merkurego, by ten mógł później zejść do oceanu. Część wraku Atlasa, w tym jego system naprowadzania, została znaleziona dwa miesiące później w miejscu katastrofy, głęboko osadzona w błocie, co pozwoliło na ustalenie przyczyny awarii.

Na Wallop Island trwały przygotowania do siódmego startu Little Joe, gdyż uznano za absolutnie konieczne przeprowadzenie nieudanych testów LJ-5 i LJ-5A. W tym celu wykorzystano kabinę Mercury numer 14, która tym razem była załadowana jeszcze większą ilością instrumentów. Pierwotny plan zakładał, że rakieta wzniesie się po stromej trajektorii na wysokość 15 000 metrów, gdzie będzie mogła oderwać się od statku kosmicznego, odczepić wieżę ratunkową, wyrzucić spadochron z obudowy spadochronu i rozpocząć lądowanie. Maksymalna siła Q wynosząca około 5000 kg

28 kwietnia 1961 roku, o godzinie 9:03 (14:03 UTC), nastąpił start. Obserwatorzy od razu zauważyli, że jeden z silników Castor nie zdołał się uruchomić, co czyniło oczywistym, że trajektoria będzie znacznie niższa. Ostatecznie rakieta wyniosła statek kosmiczny na wysokość zaledwie 4500 metrów, podczas gdy siła wykryta podczas max Q była niemal dwukrotnie większa. Planowane przerwanie lotu nastąpiło w 33. sekundzie. Ostatecznie statek kosmiczny wylądował 3,5 kilometra od miejsca lądowania i został bez problemów podniesiony przez śmigłowiec ratunkowy. Biorąc pod uwagę konstrukcję, która może przenieść dwukrotnie większe obciążenie, eksperyment został uznany za sukces, pomimo tego, że trajektoria była zupełnie nietrafiona.

Niepowodzenie Mercury-Atlas-3 całkowicie przeformułowało plany kolejnego lotu. Pierwotne plany obejmowały powtórzenie poprzedniego skoku w kosmos z małpą na pokładzie, ale później zmieniono to na astronautę-robota zastępującego małpę i lot z 3 orbitami wokół Ziemi, który miał być przeprowadzony przez NASA w kwietniu 1961 r. Następnie, z powodu awarii MA-3, a potem serii opóźnień w produkcji Atlasa, eksperyment został odłożony i zmieniono plan lotu. Ponadto podjęto nietypową decyzję o wykorzystaniu do lotu kabiny Mercury o numerze 9: kabinę numer 8 z MA-3, która wpadła do morza, wyłowiono z morza, dokonano niezbędnych napraw i wymian i zabudowano ją na szczycie rakiety Atlas. Następnie w zakładzie produkcyjnym znaleziono wadliwe fabrycznie tranzystory i podejrzewano, że mogły one zostać użyte w Atlasie, a nawet w statku kosmicznym, więc zmontowany już zespół został zwrócony do hangaru i ponownie zdemontowany. NASA zarządziła wtedy jak najdokładniejszą inspekcję, bo USA raczej nie mogły sobie pozwolić na spóźnienie się w wyścigu kosmicznym - zwłaszcza po osiągnięciach Gagarina i Tyitowa - a tym bardziej na porażkę. Data startu była też przez długi czas opóźniana przez inspekcje, podczas gdy uderzył sezon huraganów i przygotowania musiały być dwukrotnie wstrzymane z powodu huraganów.

Nowe plany zakładały, że Mercury-Atlas-4 będzie leciał nie suborbitalnie, ale orbitalnie, z zaledwie 1 orbitą wokół Ziemi. W międzyczasie można było obserwować zachowanie rakiety i statku kosmicznego przez cały proces startu (a rakiety jeszcze przez trzy dni, aż naturalne wyhamowanie wprowadziło ją z powrotem w atmosferę). W zasadzie wszystko (przyspieszenie, oddzielenie rakiety, hamowanie, ponowne wejście) było bardzo podobne do skoków kosmicznych, ale na większą skalę, z większym obciążeniem konstrukcji, wyższą osłoną termiczną i większym obszarem do pokonania przez zespoły poszukiwawczo-ratownicze rozmieszczone na morzu.

Wreszcie, 13 września 1961 roku, czwarty statek kosmiczny Mercury-Atlas został wystrzelony i wykonał udaną orbitę wokół Ziemi. Największym pytaniem po starcie było to, czy wzmocnienie strukturalne zapewnione przez pogrubioną ścianę boczną będzie wystarczające dla rakiety. Chociaż instrumenty zmierzyły silne wibracje w pierwszych kilku sekundach, rakieta dobrze wytrzymała zarówno to obciążenie, jak i późniejsze maksymalne drgania dynamiczne (maksymalne obciążenie wibracyjne, zwane max Q, które zmienia się w zależności od gęstości powietrza i prędkości). Statek kosmiczny zaniżał lub zawyżał niektóre parametry lotu i ostatecznie osiadł na nieco innej, ale zadowalającej orbicie wokół Ziemi. Podczas orbity jedyną zaobserwowaną anomalią był system dostarczania tlenu, w którym wówczas zabrakło gazu potrzebnego do podtrzymania astronauty (najwyraźniej z powodu drobnego wycieku pod nieobecność użytkownika) znacznie szybciej niż planowano. Pozostałe systemy działały zadowalająco. Po zakończeniu pojedynczej orbity, w rejonie Hawajów, system kontroli wyhamował statek kosmiczny za pomocą rakiet hamujących i kapsuła rozpoczęła ponowne wejście w atmosferę. Po trwającym 1 godzinę 49 minut 20 sekund locie wylądowała 176 kilometrów od Bermudów, gdzie została podjęta przez niszczyciel USS Decatur. Lot zakończył się sukcesem, a późniejsze analizy oceniły wszystkie operacje jako zadowalające.

Mercury-Scout-1 był osobnym eksperymentem NASA, nie mającym na celu oceny możliwości i przydatności sprzętu na Merkurego, ale przetestowanie naziemnej sieci śledzenia radiowego dla kolejnych lotów. W czasach programu Merkury nie istniały jeszcze geostacjonarne satelity komunikacyjne, więc łączność radiową ze statkami kosmicznymi krążącymi wokół Ziemi obsługiwały naziemne stacje radiowe oraz statki patrolujące morza wzdłuż spodziewanej trasy późniejszego załogowego statku kosmicznego. Zasada była taka, że gdy statek kosmiczny zbliżał się do stacji odbiorczej na odległość kilkuset kilometrów, kontakt nawiązywano za pomocą fal krótkich (RH), fal ultrakrótkich (URH) lub ultrawysokich częstotliwości (UHF) oraz sygnałów radarowych w paśmie C i S. Poza zasięgiem naziemnych stacji odbiorczych statek kosmiczny leciał bez kontaktu z ziemią. Same stacje były połączone z centrum kontroli NASA za pomocą kabli lądowych, podmorskich i długofalowych łączy radiowych.

Plan zakładał użycie zmodyfikowanej rakiety Scout do wyniesienia na orbitę miniaturowego satelity komunikacyjnego, który miał symulować statek kosmiczny Merkury. Ważący 67,5 kg satelita MS-1 miał kształt kwadratowego pudełka zawierającego dwie jednostki odbiorcze komend, dwie mini radiolatarnie pozycyjne, dwie radiolatarnie telemetryczne, transpondery radarowe pasma S i C oraz anteny; instrumenty zasilane były z baterii o mocy 1500 watogodzin. Pierwszą próbę wystrzelenia Mercury-Scout-1 podjęto 31 października 1961 roku, ale silnik rakiety nie zdołał odpalić. Załoga sprawdziła okablowanie zapłonowe i zaplanowała ponowny start na następny dzień. 1 listopada 1961 roku o godzinie 10:32 UTC (15:32) pojazd testowy został wystrzelony, ale w 28. sekundzie lotu pierwszy stopień rakiety zaczął się rozpadać, a w 43. sekundzie kontrola wydała komendę samozniszczenia. Awarię przypisano nieudolności technika, który źle zainstalował jedną z wiązek przewodów systemu sterowania. NASA odwołała później testy Mercury-Scout, ponieważ inne loty eksperymentalne zdołały już okrążyć Ziemię i przetestować system śledzenia.

Z powodu zawodności rakiety Atlas - i pomimo opóźnienia czasowego - kierownictwo NASA zdecydowało, że przed wystrzeleniem statku kosmicznego z astronautą na pokładzie postąpi zgodnie z tym samym harmonogramem, co w przypadku skoków kosmicznych, i najpierw wykona testowy lot szympansa. W tym celu przygotowali do lotu rakietę Atlas (Atlas 93-D) i statek kosmiczny Mercury (nr 9) oraz rozmieścili zespół pięciu małp i ich trenerów, weterynarzy, z Holloman Air Force Base do Cape Canaveral. Małpy były szkolone w tzw. cyklu czterech problemów, który symulował pracę w kosmosie i który później musiałyby wykonać podczas lotu kosmicznego. W nim małpy musiały pociągnąć dwie dźwignie lewą lub prawą łapą w odpowiedzi na różne sygnały świetlne, przy czym za złą odpowiedź groził słaby wstrząs elektryczny. Następnie, po zielonym świetle, następowało 20-sekundowe opóźnienie przed pociągnięciem dźwigni, po czym małpa otrzymywała wodę (nie podawano wstrząsu, jeśli czas był błędny, ale powtarzano go, aż czas był prawidłowy). Po trzecie, dźwignia musiała być pociągnięta dokładnie 50 razy, po czym małpa otrzymywała kawałek banana. Wreszcie w czwartym teście na wyświetlaczu migały trójkąty, kwadraty i koła (trzy w rzędzie, dwa identyczne i jedno różne), a badany musiał wybrać symbol, który nie mieścił się w rzędzie, znów oczywiście karany porażeniem prądem za pomyłkę. Z grupy pięciu małp lekarze wybrali w końcu Enosa, samca szympansa (Enos oznacza "człowiek" w języku hebrajskim i greckim, wcześniej szympans znany był tylko ze swojego numeru rejestracyjnego, 81).

Mercury-Atlas-5 wzniósł się 29 listopada 1961 roku i okrążył Ziemię normalnie, z niewielkimi tylko błędami czujników, które nie wpłynęły znacząco na lot. Enos kontynuował ćwiczenia tak, jak był szkolony przez powyższe cztery cykle problemowe. Na drugiej orbicie zaczęła się jednak pojawiać seria problemów. Najbardziej dokuczliwym było to, że małpa zaczęła być porażana prądem nawet wtedy, gdy odpowiadała poprawnie, przez co test zaczął podawać fałszywe wyniki, a gdy małpa w złości oderwała czujniki mierzące funkcje życiowe, zatrzymało się zbieranie danych medycznych. Poważniejszym problemem była jednak awaria jednej z dysz sterujących. Kawałek metalowego odłamka w przewodzie paliwowym spowodował nieprawidłowe działanie dyszy, powodując odchylenie położenia przestrzennego statku kosmicznego od prawidłowego. Automatyczny system korygował to co jakiś czas za pomocą innych dysz, ale skutkowało to zużyciem większej ilości paliwa niż zakładano. Awaria groziła tym, że pod koniec planowanej trzeciej orbity skończy się materiał pędny zasilający pędniki i nie będzie można prawidłowo ustawić statku kosmicznego do hamowania, a tym samym nie będzie można wyprowadzić go z orbity zgodnie z harmonogramem. Chris Kraft, kierownik lotu, podjął więc pod koniec drugiej orbity decyzję o skróceniu lotu i sprowadzeniu Enosa na ziemię. Lądowanie zakończyło się idealnym sukcesem - Mercury po dwóch orbitach i 3 godzinach 20 minutach 59 sekundach lotu wylądował na Oceanie Atlantyckim u wybrzeży wyspy Bermudy. Oceny po locie uznały lot za udany, torując drogę do ludzkich lotów orbitalnych.

Loty ludzi

Po przygotowawczych lotach bezzałogowych Mercury-Redstone-3 stał się pierwszą próbą NASA wyniesienia w kosmos amerykańskiego astronauty. Na wieść o zaawansowanych i udanych eksperymentach kosmicznych Sowietów, program wcześniej rozgałęził się na orbitalne i suborbitalne skoki kosmiczne, a pierwszy lot z człowiekiem w statku kosmicznym zaplanowano jako skok kosmiczny. Amerykanie mieli ambicje, aby pierwszym amerykańskim astronautą był pierwszy człowiek w kosmosie, ale radzieccy inżynierowie pobili NASA na głowę i 12 kwietnia 1961 roku wystrzelili Wostoka-1 z Jurijem Gagarinem na pokładzie, a Stany Zjednoczone przegrały ten rozdział wyścigu kosmicznego. Sowiecki lot tylko zwiększył presję na NASA, a John F. Kennedy nakłaniał USA do jak najszybszego umieszczenia w przestrzeni kosmicznej promu kosmicznego jako odpowiedzi.

W wyniku specjalnego procesu selekcji - kierownik wyboru załogi NASA Robert Gilruth kazał samym kandydatom na astronautów głosować na to, kto ich zdaniem najlepiej nadaje się do odbycia historycznego lotu, oprócz nich samych - Alan Shepard został nominowany do lotu.

Lot odbył się 5 maja 1961 roku. Misja Sheparda była lotem trwającym około 15 minut, podczas którego musiał przekroczyć tzw. Linię Karminową, teoretyczną granicę przestrzeni kosmicznej na wysokości 100 kilometrów, jednocześnie monitorując systemy statku kosmicznego i raportując jego parametry operacyjne. Musiał również monitorować reakcje własnego ciała, aby udowodnić, że lot nie będzie stanowił nieznośnego obciążenia dla ludzkiego organizmu. Zgodnie z planem lotu, start zaplanowany był na około 7:00 rano, jednak został on opóźniony o wiele godzin z powodu powtarzających się opóźnień startu. Jest to jeden z najdziwniejszych błędów konstrukcyjnych w historii lotów kosmicznych. Podczas przygotowań do startu, które ostatecznie przedłużyły się o prawie 3 godziny, astronauta miał potrzebę oddania moczu, po czym w pomieszczeniu kontrolnym odbyła się długa dyskusja, jak sobie z tym poradzić (ponieważ w skafandrze kosmicznym nie zaprojektowano systemu zbierania moczu). W końcu, jako najmniejsze zło, kontrola "pozwoliła" astronaucie oddać mocz.

Wreszcie, statek kosmiczny Freedom 7 z radiowym sygnałem wywoławczym pomyślnie wystartował z Cape Canaveral LC-5. Rakieta Redstone umieściła statek kosmiczny Mercury na orbicie parabolicznej o maksymalnej wysokości 187 kilometrów, czyniąc Sheparda pierwszym Amerykaninem, który wkroczył w przestrzeń kosmiczną. Lot trwał 14 minut 49,41 sekund, a Shepard zdawał relację z parametrów operacyjnych statku kosmicznego, obserwując powierzchnię Ziemi. Jedyna drobna usterka miała miejsce podczas lądowania: podczas gdy pakiet rakietowy używany do hamowania oddzielił się prawidłowo, lampka kontrolna w kabinie wskazywała inaczej. Statek kosmiczny pomyślnie wylądował na Oceanie Atlantyckim na północny wschód od Wysp Bahama i został przyjęty na pokład przez lotniskowiec USS Lake Champlain.

Po sukcesie lotu prezydent John F. Kennedy miał właściwy punkt odniesienia do rozszerzenia programu kosmicznego USA, ogłaszając program Apollo, co uczynił 20 dni później przed Kongresem USA. Alan Shepard za swoje osiągnięcia otrzymał od prezydenta medal NASA Distinguished Service Medal, a doniesienia medialne uczyniły z niego bohatera narodowego.

Mercury-Redstone-4 stał się drugim lotem kosmicznym NASA, który miał na celu umieszczenie człowieka w przestrzeni kosmicznej. Głównym celem lotu było powtórzenie podróży Alana Sheparda w ciągu sześciu tygodni, aby zademonstrować swoje pewne możliwości. Statek kosmiczny został zmodyfikowany na wiele sposobów, z których dwa najważniejsze to instalacja demontowalnych drzwi do kabiny i dużego okna. Drzwi mogły przyspieszyć akcję ratunkową, będąc jednocześnie lżejsze od alternatywy (bardziej skomplikowany mechanizm blokujący), a okno było zarówno zmianą filozofii projektowania, jak i praktycznym punktem obserwacyjnym. Wcześniej astronauta był postrzegany przez inżynierów jako pasażer, a nie kierowca statku kosmicznego, z niewielką troską o jego widok, ale asertywne działania astronautów zmieniły to postrzeganie.

Do lotu został przydzielony astronauta Virgil "Gus" Grissom (jego zastępcą był John Glenn). Lot miał się odbyć 18 lipca 1961 roku, ale z powodu niekorzystnych warunków atmosferycznych start musiał zostać przełożony na następny dzień, a następnie na kolejne dwa dni z powodu tych samych złych warunków dzień później. Wreszcie 21 lipca 1961 roku warunki były odpowiednie do startu Grissoma o 7:20:36 czasu lokalnego (12:20:36 UTC). Znakiem wywoławczym statku kosmicznego był Liberty Bell 7. Faza przyspieszania trwała 142 sekundy, czyli czas potrzebny rakiecie Redstone do rozpędzenia statku kosmicznego, który znajdował się 2 km

Zadania Grissoma rozpoczęły się po ustaniu napędu, w fazie zerowej grawitacji. Najpierw musiał wykonać ręczne testy sterowania statkiem kosmicznym, kiwanie, ruch wentylatora i obrót wokół osi (ten ostatni nie został wykonany z powodu braku czasu), a następnie minuty obserwacji powierzchni Ziemi. Astronauta spędził około 5 minut w zerowej grawitacji i osiągnął maksymalną wysokość 190 kilometrów. Następnie rozpoczęto manewr hamowania, aby skierować kapsułę w stronę wyznaczonego miejsca lądowania. Statek kosmiczny przeszedł przez atmosferę bez szczególnych problemów, po czym na wysokości 6300 metrów rozłożył się spadochron startowy, a na wysokości 3700 metrów spadochron główny i Liberty Bell 7 wylądował gładko w Oceanie Atlantyckim, na północny wschód od Wysp Bahama. Po wylądowaniu Grissom zaczął przygotowywać się do wydobycia przez śmigłowiec ratunkowy, ale wtedy niespodziewanie zepsuły się nowo opracowane składane drzwi kabiny i do kabiny zaczęła dostawać się woda, która zaczęła tonąć. Astronauta został ewakuowany z kapsuły, a jeden z przybyłych helikopterów zaczął podnosić kapsułę i Grissoma na zewnątrz. Helikopter, który podniósł kapsułę najpierw miał problem z ciśnieniem oleju, następnie masa zalanej kapsuły nie mogła być podtrzymana przez helikopter, który musiał wypuścić Liberty Bell 7, który zatonął w ciągu kilku chwil. Grissom również wpadł w kłopoty - część szyjna skafandra nie uszczelniła się prawidłowo, powodując ucieczkę powietrza i utrzymując astronautę na powierzchni, a łopaty wirników dwóch helikopterów unoszących się nad nim tak mocno biczowały wodę wokół niego, że wielokrotnie zanurzał się i prawie utonął. Ostatecznie został uratowany, ale zatopiona kabina zabrała ze sobą cenne dane zapisane przez rejestratory parametrów lotu. Jednym z najważniejszych pytań było ustalenie, dlaczego drzwi eksplodowały i czy to rozwiązanie może być bezpiecznie stosowane w przyszłych wyprawach, ale zarówno kabina, jak i drzwi zatonęły na głębokość 4500 metrów i można było polegać jedynie na relacji Grissoma, który twierdził, że drzwi zostały przypadkowo uruchomione bez jego udziału. Wątpiono w twierdzenie astronauty, zwłaszcza w świetle faktu, że testowy egzemplarz drzwi do kabiny nie zdołał wywołać przypadkowej eksplozji, znacznie przekraczając parametry działania, ale Grissom upierał się, że drzwi zadziałały wadliwie i ta wersja została ostatecznie przyjęta jako oficjalna.

Kabina leżała na dnie oceanu od 38 lat, na głębokości około 4500 metrów, kiedy firma Oceaneering, kierowana przez Curta Newporta, najpierw jej poszukiwała, a następnie wydobyła ją na powierzchnię przy użyciu robotów głębinowych w ramach ekspedycji sponsorowanej przez sieć telewizyjną Discovery Channel. Trzy wcześniejsze próby zlokalizowania kabiny przez Oceaneering przy użyciu technologii opracowanej w celu odzyskania wraku promu kosmicznego Challenger i danych z NASA zakończyły się niepowodzeniem w 1987, 1992 i 1993 roku. Newport przekonał później telewizję Discovery Channel do sfinansowania osobnej ekspedycji wyłącznie w celu poszukiwania i odzyskania statku kosmicznego, a ekspedycja, która wyszła w morze w drugiej połowie kwietnia 1999 roku, odkryła stosunkowo nienaruszony "wrak" 1 maja 1999 roku i wydobyła go na powierzchnię 20 lipca 1999 roku (w 30. rocznicę lądowania na Księżycu). Kapsuła została przetransportowana do Kansas Cosmosphere and Space Center w celu ekspozycji.

Mercury-Atlas-6 był trzecim lotem kosmicznym człowieka w programie i pierwszym wykonanym przez Stany Zjednoczone, w którym umieszczono na orbicie ludzki statek kosmiczny. Lot ten zajął również trzecie miejsce w historii lotów orbitalnych, wyprzedzając jedynie Jurija Gagarina i Germana Tyitowa. Dla amerykańskiej opinii publicznej trzecie miejsce było również porażką, ponieważ nie udało się "nadrobić" kolejnego pierwszego miejsca Gagarina w wyścigu kosmicznym, a 17-orbitalny, jednodniowy lot Tyitowa w spektakularny sposób pokazał, jak bardzo Amerykanie odstają. Przez pewien czas jedyną nadzieją, która pozostała w oczach opinii publicznej, była nikła nadzieja na okrążenie Ziemi przez amerykański statek kosmiczny w 1961 roku, ale nadzieja ta została rozwiana, ponieważ przygotowania do lotu orbitalnego nadal się ślizgały. Kluczowa dla lotu, nowiutka rakieta Atlas, jedyna w USA zdolna do rozpędzenia ważącego 1,5-2 tony obiektu do pierwszej kosmicznej prędkości, była wysoce zawodna, a loty testowe były nękane przez serię awarii, które uniemożliwiły NASA wydanie zgody na pierwszy żywy eksperyment z udziałem ludzi. W serii lotów testowych, Mercury-Atlas-1 eksplodował w 58. sekundzie lotu, prawdopodobnie z powodu słabości strukturalnej rakiety, a Mercury-Atlas-2 nadrobił niepowodzenie udanym lotem. Następnie wzmocniona strukturalnie rakieta Atlas poniosła kolejną porażkę podczas lotu Mercury-Atlas-3, musiała zostać zdalnie zdetonowana z powodu awarii systemu naprowadzania. Lot Mercury-Atlas-4 był szczęśliwszy i z robotycznym statkiem kosmicznym na pokładzie, kapsuła Mercury ukończyła orbitę wokół Ziemi.

NASA zdecydowała, że ze względu na słabą niezawodność należy włączyć do programu jeszcze jeden lot testowy, zanim na pokład zostanie wpuszczony człowiek: do symulacji lotu człowieka wykorzystano małpę. Na wzór Mercury-Redstone-2, kiedy to Ham szympans latał i rozwiązywał zadania, samiec szympansa o imieniu Enos został przeszkolony do stosunkowo skomplikowanego zadania i wystrzelony 29 listopada 1961 roku na Mercury-Atlas-5. Test zakończył się sukcesem, choć usterka w systemie sterowania oznaczała, że statek kosmiczny musiał zostać sprowadzony na koniec drugiej orbity zamiast trzech. Kierownictwo NASA wyznaczyło do lotu Johna Glenna, który był astronautą rezerwowym podczas dwóch skoków kosmicznych i w związku z tym uczestniczył w szkoleniu do dwóch konkretnych lotów (Scott Carpenter został tym razem wyznaczony jako rezerwowy). Glenn, korzystając ze swojego przywileju, wybrał znak wywoławczy Friendship 7, wybierając tym samym również nazwę statku kosmicznego.

Po kilku opóźnieniach start odbył się 20 lutego 1962 roku o godzinie 9:47:39 (14:47:39 UTC) czasu Florydy. Tym razem Atlas działał bez zarzutu i statek kosmiczny znalazł się na eliptycznej orbicie o wymiarach 159×265 km, czyli niemal dokładnie zgodnie z planem. Zadania Glenna polegały na monitorowaniu instrumentów, obserwacji powierzchni Ziemi, wykonywaniu różnych ruchów ciała i ćwiczeń z zakresu obserwacji wzrokowej oraz ręcznym sterowaniu statkiem kosmicznym. Na pierwszej orbicie statek kosmiczny działał bez zarzutu, jednak pod koniec orbity pojawił się drobny problem, jedna z dysz sterowych zaczęła działać nieprawidłowo i Glenn musiał od czasu do czasu ręcznie kompensować. Ponadto w Australii obserwowano miasto Perth, a wokół statku kosmicznego nad Oceanem Spokojnym pojawiły się tajemnicze iskry (Glenn nazwał je "fireflies") (dopiero znacznie później rozszyfrowano to zjawisko - były to odłamki lodu powstałe w wyniku oderwania zamarzniętej brei na ścianach statku kosmicznego przez promienie słoneczne, które świeciły jasno w świetle słonecznym jak iskry). Pod koniec pierwszej orbity instrument wykazał, że osłona cieplna nie była w stałej pozycji i mogła odpaść podczas hamowania do ponownego wejścia na orbitę. Od tego momentu kontrola pracowała nad rozwiązaniem problemu.

Druga i trzecia runda były podobne do pierwszej, z obserwacjami wizualnymi i ręczną kompensacją efektu odchylenia wadliwej dyszy. Jednak ciągłe kontrowanie zużyło zbyt dużo paliwa i po chwili statek kosmiczny został pozostawiony w dryfie. Pod koniec trzeciej orbity nadszedł czas na lądowanie. Kontrola poinstruowała Glenna, aby nie odłączał tzw. pakietu lądowania (hamujący pakiet rakietowy przymocowany skórzanymi paskami do osłony cieplnej), lecz pozostawił go na miejscu, aż ciepło wytworzone przez ponowne wejście spali go i odłączy, pozwalając osłonie cieplnej pozostać przymocowaną tak długo, jak to możliwe, gdy tylko siły powietrzne będą w stanie utrzymać ją na miejscu. Rozwiązanie zadziałało, Glenn zademonstrował gładkie lądowanie pomimo obaw, że statek kosmiczny nie ustabilizował się przy lądowaniu z powodu przedwczesnego wyczerpania się paliwa, a Friendship 7 zakołysał się daleko poza swoją konstrukcją. Ostatecznie statek kosmiczny wylądował na Oceanie Atlantyckim w pobliżu wysp Turks i Caicos, 64 kilometry od planowanego miejsca lądowania, po locie trwającym 4 godziny 55 minut 23 sekundy. Statek kosmiczny został zabrany na pokład niszczyciela USS Noa.

Po locie prezydent John F. Kennedy odznaczył Glenna medalem Distinguished Service Medal.

Mercury-Atlas-7 był czwartym lotem NASA z człowiekiem na pokładzie, a drugim, w którym statek kosmiczny znalazł się na orbicie okołoziemskiej, kończąc trzy orbity. Wraz z lotami Wostok-1 i -2 oraz Merkury-Atlas-6 zdecydowano już, że rozdział wyścigu kosmicznego o wysłanie pierwszego astronauty w kosmos został rozstrzygnięty na korzyść Związku Radzieckiego, ale Stany Zjednoczone chciały kontynuować program, częściowo po to, by udowodnić, że pierwszy amerykański lot orbitalny nie był przypadkiem, a częściowo po to, by zdobyć doświadczenie potrzebne do osiągnięcia wszechczasów na Księżycu. W każdym razie cel lotu został zmieniony w ten sposób, że astronauta miał wykonać więcej zadań naukowych podczas trzech orbit, w przeciwieństwie do obserwacji i zadań inżynieryjnych zaplanowanych dla Glenna. Nowo utworzony Ad Hoc Committee on Scientific Assignments and Training for the Man in Space Programme Committee zaplanował dla astronauty pięć nowych zadań: wypuszczenie ze statku kosmicznego kolorowego balonu, który podczas lotu leciał na uwięzi do Merkurego, obserwację zachowania się cieczy w szczelnie zamkniętej butelce w warunkach zerowej grawitacji, użycie światłomierza do obserwacji błysku światła na powierzchni Ziemi, wykonanie zdjęć meteorologicznych ręcznym aparatem fotograficznym oraz badanie poświaty atmosfery. Oprócz zmian w zadaniach, wprowadzono zmiany w statku kosmicznym: w celu zaoszczędzenia wagi usunięto niektóre urządzenia, które okazały się niepotrzebnymi nadprogramowymi zabezpieczeniami lub nie dostarczały już dodatkowych danych w porównaniu z poprzednimi lotami, a także wprowadzono zmiany w okablowaniu pakietu lądowniczego, aby uniknąć powtórzenia problemu doświadczonego podczas lotu Mercury-Atlas-6, gdzie przez cały czas trwania lotu sądzono, że osłona termiczna Glenna może się przedwcześnie odczepić i statek kosmiczny spłonie podczas wejścia w atmosferę.

Przydzielony do lotu astronauta był przedmiotem niespodziewanych komplikacji w marcu 1962 roku. Kolejnym astronautą nominowanym do lotu był Deke Slayton, który został publicznie wymieniony przez Roberta Gilrutha na konferencji prasowej 29 listopada 1961 roku. Wcześniej jednak u Slaytona zdiagnozowano chorobę serca zwaną idiopatycznym migotaniem komór, która była przedmiotem podzielonych opinii medycznych, ale pod koniec wieloetapowego śledztwa nie została uznana za przeszkodę w działalności astronautycznej. Na początku 1962 r. szef NASA James Webb zarządził jednak nowe śledztwo, które znów przyniosło sprzeczne opinie medyczne, ale Webb zaakceptował opinię trzyosobowego panelu najlepszych amerykańskich ekspertów medycznych, którzy uznali, że wystrzelenie Slaytona w kosmos nie jest bezpieczne i 15 marca 1962 r. podjęto decyzję o zastąpieniu pierwotnie wyznaczonego astronauty. Co ciekawe, zastąpił go nie oficjalnie wyznaczony rezerwowy, Wally Schirra, ale dotychczasowy rezerwowy Glenn, Scott Carpenter.

Statek kosmiczny, nazwany przez swojego lokatora Aurora 7, został wystrzelony z wyrzutni nr 14 na Przylądku Canaveral 24 maja 1962 roku o godzinie 7.45:16 czasu lokalnego (12.45:16 UTC). Carpenter wykonał trzy orbity, przeprowadzając wcześniej zaplanowane eksperymenty i testując nowy rodzaj żywności dla astronautów. Kilka z eksperymentów zakończyło się niepowodzeniem (chmury uniemożliwiły obserwację wystrzelonych z powierzchni rakiet świetlnych, balon w eksperymencie balonowym nie nadmuchał się prawidłowo, a jego uwięź zaplątała się na statku kosmicznym), a nowa żywność nie przeszła dobrze testów, kruszy się, co mogło być źródłem problemów w zerowej grawitacji. Carpenter miał też problemy z obsługą statku kosmicznego. Ogólnie rzecz biorąc, czas przeznaczony na zadania był krótszy niż to konieczne, co prowadziło do pośpiechu ze strony astronauty, co z kolei prowadziło do błędów. Aktywował niepotrzebne tryby w systemie sterowania, a następnie pozostawił systemy działające równolegle, niepotrzebnie zużywając paliwo. W efekcie zużyto znacznie więcej paliwa niż planowano, co pogorszyło kontrolę podczas ponownego wejścia w atmosferę.

Powrót stał się najbardziej problematyczną częścią lotu. Przygotowanie do ponownego wejścia rozpoczęło się od prawidłowego ustawienia statku kosmicznego (plan operacyjny przewidywał ustawienie kokpitu pod kątem 34 stopni), ale Carpenter nie zrobił tego dokładnie, przez co silniki odrzutowe nie wprowadziły Merkurego na pożądaną ścieżkę paraboliczną, Dodatkowo obserwacja przez Carpentera tajemniczych, jak mu się wcześniej wydawało, świecących cząstek i ich identyfikacja jako zamarzniętych odłamków na boku statku kosmicznego spowodowała opóźnienie zapłonu hamowania, co jeszcze bardziej odchyliło trajektorię od planowanej. Faza hamowania atmosferycznego została zrealizowana bez problemów, ale lądowanie odbyło się daleko od planowanego punktu. Carpenter dotknął Oceanu Atlantyckiego niedaleko wysp Turks i Caicos, ale 405 kilometrów od spodziewanego miejsca lądowania. Kontakt radiowy z astronautą został utracony podczas końcowych faz lądowania, a prasa relacjonująca lądowanie obawiała się, że astronauta został stracony. Po 1 godzinie i 7 minutach od lądowania znaleziono płetwonurka i podrzucono go Carpenterowi, który w międzyczasie wydostał się ze statku kosmicznego w małej tratwie ratunkowej. Śmigłowiec przybył na miejsce zdarzenia, by wydobyć go wraz ze statkiem kosmicznym i umieścić astronautę na pokładzie statku-matki USS Intrepid 4 godziny i 15 minut po lądowaniu.

Po locie Carpenter został odznaczony NASA Distinguished Service Medal, ale z powodu błędów odkrytych podczas oceny lotu nie został później nominowany do kolejnego lotu.

Mercury-Atlas-8 był piątym lotem programu Mercury z astronautą na pokładzie. Był to również trzeci lot, podczas którego udało się umieścić statek kosmiczny na orbicie okołoziemskiej. Lot ten znany był również jako Sigma 7, ponieważ dowódca statku kosmicznego (korzystając ze swoich uprawnień) wybrał to jako swój radiowy sygnał wywoławczy. Statek kosmiczny Mercury został wystrzelony z przylądka Canaveral Launch Pad 14 3 października 1962 roku z astronautą Wally Schirrą, pilotem lotniczym Marynarki Wojennej i członkiem Oryginalnej Siódemki, na pokładzie.

Lot trwał 9 godzin 13 minut 11 sekund, realizując sześć orbit Ziemi. Było to w zasadzie dwukrotnie lepsze osiągnięcie niż w przypadku poprzednich dwóch lotów Merkurego, choć pierwotny plan zakładał siedem orbit, jednak ze względu na skończoną ilość możliwości ratunkowych dostępnych do rozmieszczenia na morzu i wynikającą z tego optymalizację, ostateczny plan lotu został zredukowany do sześciu orbit. Statek kosmiczny leciał po eliptycznej orbicie o wymiarach 285×153 kilometrów, kończąc każdą orbitę w 89 minut.

Dla Schirry NASA opracowała serię operacji, których głównym celem było zaoszczędzenie jak największej ilości paliwa manewrowego. W tym celu statek kosmiczny dużo dryfował bez korekty (według słów Schirry "tryb szympansa"), a gdy astronauta ręcznie sterował pędnikami, głównym celem było osiągnięcie maksymalnej ekonomii operacji. Przez większą część podróży testowany był system automatycznego sterowania statkiem kosmicznym, w międzyczasie astronauta przeprowadzał eksperymenty nawigacyjne w oparciu o pozycje gwiazd. Poza pewnymi początkowymi problemami z kontrolą temperatury skafandra kosmicznego Schirry, operacje przebiegały perfekcyjnie, a statek kosmiczny zużył mniej paliwa manewrowego niż podczas jakiegokolwiek poprzedniego lotu.

Lot zakończył się pierwszym w historii lądowaniem na Oceanie Spokojnym (w pobliżu linii czasu na wyspach Midway). Pierwsza dłuższa misja kosmiczna USA została też okrzyknięta przez analizy po lądowaniu jako pierwszy lot Merkurego bezbłędny w każdym szczególe. Po lądowaniu Schirra otrzymał prezydencki medal Distinguished Service Medal,

Mercury-Atlas-9 był ostatnim lotem programu Mercury 15 maja 1963 roku. NASA po raz pierwszy przekroczyła jednodniowy limit czasu dzięki lotowi, który ostatecznie trwał 34 godziny 19 minut 49 sekund i okrążył Ziemię 22 razy. Pasażerem na pokładzie statku kosmicznego Faith 7 był Gordon Cooper - ostatni astronauta z Tygodnia Pierwotnego, który jeszcze nie leciał i był wolny od problemów zdrowotnych - który rozwiązał szereg problemów i osiągnął wzorcowy lot. Misja była dłuższa niż wszystkie poprzednie loty Mercury razem wzięte.

Statek kosmiczny musiał przejść drobne przeprojektowanie i modyfikacje u producenta McDonnell, aby spełnić wymagania związane z wydłużonym czasem lotu. NASA początkowo planowała lot na 18 orbitę, ale na sześć miesięcy przed startem zdecydowano się wysłać statek kosmiczny i jego pasażera w lot na 22 orbitę. Do lotu został wówczas przydzielony Gordon Cooper (oraz Alan Shepard jako jego rezerwowy). Start odbył się ostatecznie 15 maja 1962 r., po odłożonej próbie startu 14 maja. Orbita była idealna, po czym przystąpiono do realizacji programu naukowego, orbitowania nanomatelity, obserwacji źródeł światła na niej lub w różnych punktach na Ziemi, pomiarów promieniowania, pomiarów medycznych i zdjęć meteorologicznych. Cooper był też pierwszym Amerykaninem, od którego wymagano snu podczas lotu, co nie przebiegało gładko ze względu na podniecenie związane z byciem astronautą.

Najbardziej skomplikowana część lotu nastąpiła w okolicach 19. orbity, kiedy to niektóre systemy statku kosmicznego zaczęły zawodzić. W wyniku tego Cooper utracił możliwość wykonania automatycznego, kontrolowanego ponownego wejścia w atmosferę i musiał sam wykonać lądowanie przy użyciu ręcznego sterowania (metoda ręczna była nieporównywalnie mniej precyzyjna od automatycznej, co stwarzało niebezpieczną sytuację). Mimo to Cooper wykonał perfekcyjne lądowanie na Pacyfiku w bliskiej odległości od wysłanych po niego ekip ratunkowych.

Utrata prestiżu programu Mercury została ostatecznie zakończona, ponieważ lot ten stanowił szczytowe osiągnięcie programu, podczas gdy Związek Radziecki wystrzelił już 11 sierpnia 1962 roku Wostok-3, a dzień później Wostok-4, które wykonały odpowiednio 65 i 48 orbit w jednoczesnym locie, co było osiągnięciem znacznie gorszym od osiągnięcia statku kosmicznego i astronautów Mercury.

Program Wostok stanowi punkt odniesienia dla zrozumienia programu Merkury i oceny jego wyników. Podczas gdy prezydent Eisenhower ogłosił satelitę jako amerykańską atrakcję Międzynarodowego Roku Geofizycznego, zapoczątkował również dziwną rywalizację między amerykańską i sowiecką wysoką technologią. Jeśli chodzi o satelity, Sowieci wciąż wystrzeliwali ważne, przełomowe instrumenty kosmiczne (pierwszy satelita, pierwsza żywa istota, pierwsza sonda, która dotarła na Księżyc itd.), podczas gdy Amerykanie pozostawali w tyle za sowieckimi osiągnięciami. Program Merkury miał odwrócić tę sytuację i otrzymał konkurenta w postaci radzieckiego programu Wostok (choć program Wostok był przygotowywany w całkowitej tajemnicy przez Sowietów, nie podano do publicznej wiadomości ani jego nazwy, ani spodziewanych wyników).

Jednak w wyścigu o umieszczenie pierwszego człowieka w kosmosie Amerykanie ponownie przegrali, mimo wysiłków Mercury'ego. 12 kwietnia 1961 roku, kiedy trwały przygotowania do pierwszego skoku w kosmos Mercury'ego, Związek Radziecki wystrzelił na orbitę statek kosmiczny Wostok-1 z pierwszym astronautą na świecie, Jurijem Gagarinem, na pokładzie. Jednorazowa podróż Wostoka-1 znacznie przekroczyła górną granicę możliwości amerykańskich suborbitalnych lotów kosmicznych, a przy pierwszej (ogłoszonej) próbie Sowieci wykonali lot orbitalny. Amerykański cel, jakim było wysłanie pierwszego człowieka w kosmos, został ponownie utracony i zanim opinia publiczna mogła dostrzec jakikolwiek sukces zespołu Mercury, Sowieci po raz kolejny odnieśli triumf pierwszych lotów.

Na domiar złego, w odpowiedzi na lot Gagarina, Sowieci, z wielkim trudem, wyprodukowali skromne skoki kosmiczne Alana Sheparda, a następnie Gusa Grissoma, a 6 sierpnia 1961 roku Sowieci wystrzelili Wostoka-2, z Germanem Tyitowem na pokładzie, który orbitował w przestrzeni kosmicznej przez ponad cały dzień. Następnie, w dniach 11-15 sierpnia 1962 roku, program Merkury otrzymał kolejny cios od swojego rywala, kiedy to najpierw wystrzelono Wostok-3, a niedługo potem Wostok-4, a Andrijan Nikołajew i Paweł Popowicz wykonali pierwszy na świecie jednoczesny lot kosmiczny, sprowadzając oba statki kosmiczne w odległości 5 km od siebie. Ponadto dwaj radzieccy astronauci spędzili w kosmosie 3 i 4 dni, bijąc zdecydowanie kosmiczny rekord Tyitowa, podczas gdy program Mercury był wówczas na trzeciej orbicie, kilkugodzinnym lotem Johna Glenna i Scotta Carpentera. 15 maja 1963 roku program Mercury osiągnął punkt kulminacyjny dzięki lotowi Gordona Coopera, który trwał półtora dnia w kosmosie, ale Sowieci wymyślili jeszcze większą sensację kosmiczną miesiąc później: w 1963 roku program Mercury zakończyli pierwsi amerykańscy astronauci, Scott Glenn i John Lennart. 14 czerwca 1963 roku Sowieci wystrzelili Wostoka-5 z Walerym Bikowskim na pokładzie, co samo w sobie nie byłoby wielkim osiągnięciem, ale dwa dni później wystrzelili Wostoka-6 z Walentyną Tyrszkową, pierwszą na świecie kobietą astronautą. Obie astronautki leciały w kosmosie odpowiednio przez 3 i 5 dni (3 dni jednocześnie), jeszcze bardziej przedłużając rekord długości lotu kosmicznego.

W świetle powyższego program Merkury nie osiągnął swojego celu i został całkowicie zdeklasowany przez swojego rywala - radziecki program Wostok.

Merkury-Atlas-10

W trakcie programu nie było z góry ustalonych planów lotów, ale podczas alokacji zasobów (produkcji i przydzielania rakiet i statków kosmicznych do konkretnych lotów) przewidziano także ósmy (lub szósty, jeśli weźmiemy pod uwagę tylko loty orbitalne) lot, oznaczony jako Mercury-Atlas-10. Do lotu o długim czasie trwania - początkowo całodziennego - przeznaczony był produkowany przez McDonnell statek kosmiczny serii 15, który po niezbędnych modyfikacjach dotarł na Przylądek Canaveral 16 listopada 1962 roku. Po locie Mercury-Atlas-8 rozważano przeprowadzenie lotu symultanicznego z użyciem statku Mercury-Atlas-10 - i jego zapasowej kapsuły, oznaczonej jako Mercury-Atlas-11 - jako wzoru dla jednoczesnych lotów Sowietów Wostok-3 i Wostok-4. Pozostało to jednak w sferze idei i przygotowania do lotu kontynuowano jako jednodniowy, samodzielny lot. Na początku 1963 roku pojawił się pomysł wydłużenia lotu do trzech dni, nieoficjalnie podano nazwisko pilota, rotacja między Oryginalnymi Tygodniami miałaby się rozpocząć od początku od Alana Sheparda, a nieoficjalne źródła nadały lotowi znak: Freedom 7 II.

Do kwietnia 1963 roku zmieniły się jednak przyszłe plany dotyczące Merkurego, a komunikaty NASA coraz częściej wskazywały na Mercury-Atlas-9 jako zwieńczenie programu. 11 maja 1963 roku NASA ostatecznie wykluczyła całkowicie kolejny lot. Prezydent Kennedy pozostawił wtedy sprawę do uznania NASA, która ostatecznie latem 1963 roku postanowiła nie marnować środków na kolejny lot, a skupić się na programach Gemini i Apollo.

Program Gemini

Pierwotnie, w 1961 roku, kiedy program Mercury był jeszcze w początkowej fazie, NASA rozważała kontynuację programu, a kierownictwo doszło do wniosku, że należy kontynuować jednoosobowe loty orbitalne przy użyciu dwuosobowego statku kosmicznego. Pod koniec 1961 roku Space Task Group w ramach NASA otrzymała zadanie opracowania planów dla programów kosmicznych po Merkurym (w szczególności programu Apollo, czyli programu startów na Księżyc) oraz reprezentowania NASA u producentów lotniczych w zakresie projektowania pojazdów kosmicznych. W ten sposób grupa ta stworzyła teoretyczne podstawy dla kontynuacji programu post-Mercury. Początkowe plany dotyczyły dalszego rozwoju statków kosmicznych Mercury: w latach pracy ewentualny nowy program określano jako "dwuosobowy Mercury", "ulepszony Mercury", "Mercury Mark II" lub po prostu "Mark II". Jednak potrzeby nakreślone przez misje księżycowe, takie jak manewrowość statków kosmicznych, rendez-vous i dokowanie w przestrzeni kosmicznej, były tak istotną zmianą, że odchodzono od technicznych podstaw Mercury i kładziono zupełnie nowe fundamenty, ale oczywiście wykorzystując doświadczenia zdobyte przy Mercury. Program otrzymał nową nazwę i nową zawartość techniczną na sugestię Alexa P. Nagy'ego, urodzonego na Węgrzech zastępcy dyrektora NASA ds. kontaktów zewnętrznych. Program Gemini, jako przygotowawczy program towarzyszący programowi Apollo, został ogłoszony 7 grudnia 1961 roku przez Roberta Gilrutha, szefa Space Task Group. Po dwóch i pół roku planowania i przygotowań, Gemini-1 został wystrzelony bezzałogowym lotem próbnym 8 kwietnia 1964 roku.

Źródła

1. Program Mercury
2. Mercury-program
3. Johnson Space Center History Portal – Mercury: 1958-1963 (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2014. március 9.)
4. a b Loyd S. Swenson Jr., James M. Grimwood és Charles C. Alexander: This New Ocean: A History of Project Mercury – Specifications for a Manned Satellite (October - December 1958) (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2014. március 9.)
5. ^ The project was delayed by 22 months, counting from the beginning until the first orbital mission.[2] It had a dozen prime contractors, 75 major subcontractors, and about 7200 third-tier subcontractors.[2] The cost estimate made by NASA in 1969 was $392.6 million, broken down as follows: Spacecraft: $135.3 million, launch vehicles: $82.9 million, operations: $49.3 million, tracking operations and equipment: $71.9 million and facilities: $53.2 million.[3][4]
6. ^ Man in Space Soonest was the first part of a four-phase Moon landing program estimated to finish in 1965, cost a total of $1.5 billion ($15.7 billion adjusted for inflation), and be launched by a "Super Titan" rocket.[9]
7. ^ The name Little Joe was adopted by its designers from the throw of a double deuce in a craps game since this resembled the four-rocket arrangement in the blueprints for the vehicle.[34]
8. Mais D. Eisenhower repousse le projet de débarquement sur la Lune proposé par la NASA dès 1960 (Source J. Villain).
9. La NASA avait envisagé de recruter pour leurs aptitudes des sous-mariniers, des grimpeurs de haute montagne, des spécialistes du vol en ballon à haute altitude. Elle avait également étudié de recruter des volontaires.
10. Pour arriver à départager les candidats également méritants on fit passer des tests physiologiques particulièrement pénibles et des tests psychologiques « expérimentaux » ; c'était la première fois qu'on recrutait des astronautes. Finalement le comité sélectionnera principalement ses candidats à partir d'entretiens classiques.
11. a b c d e f T. A. Heppenheimer: Podbój Kosmosu. Tajne epizody amerykańskich i radzieckich programów kosmicznych.. Warszawa: Wydawnictwo Amber Sp. z o.o., 1997, s. 190-193. ISBN 83-7169-852-6.
12. Project Mercury – A Chronology, Part 2
13. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u Steve Whitfield: Mercury. Warszawa: Prószyński Media Sp. z o.o., s. 3-8, seria: Historia podboju Kosmosu. ISBN 978-83-7648-722-9.
14. a b c d e Andrzej Marks: Podbój Księżyca trwa. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1967, s. 312-313.