Le programme Gemini, mené entre 1963 et 1966, a constitué une autre étape importante dans la course à la Lune.
À l'origine, il devait s'appeler Mercury Mark II, en référence au projet Mercury précédent, mais avec un chiffre romain II pour refléter les nouvelles missions à deux personnes.
Finalement, le nom Gemini a été choisi, inspiré par la constellation des Jumeaux.
L'objectif principal du programme était de s'entraîner aux tâches essentielles à la réussite d'une mission lunaire : l'amarrage orbital, la survie pendant environ deux semaines en apesanteur à l'intérieur d'une capsule et la détection des problèmes potentiels avant qu'il ne soit trop tard pour les résoudre. Parmi les principaux succès, on peut citer un rendez-vous orbital réussi, la première sortie extravéhiculaire de l'astronautique américaine et une amélioration significative de la précision des manœuvres orbitales.
Pour le programme Gemini, neuf nouveaux astronautes ont été recrutés, puis quatorze autres, déjà en vue du futur programme Apollo.
À l'instar des sept astronautes du programme Mercury, les “ Neuf Nouveaux ” durent se soumettre à une série rigoureuse de tests psychologiques et physiques lors de leur sélection. Ils attirèrent également l'attention des médias, quoique légèrement moindre que celle de leurs prédécesseurs, et – comme eux – signèrent un contrat d'exclusivité avec le magazine Life. Ce contrat, d'une valeur de 500 000 dollars par an, était à partager équitablement entre les membres du groupe ; cette même somme ayant été auparavant partagée entre seulement sept astronautes du programme Mercury, les nouveaux venus étaient moins enclins à accorder des interviews.
Les “ Quatorze Originaux ”, qui comprenaient des personnalités comme Collins et Aldrin, possédaient des compétences techniques et scientifiques plus solides que les groupes précédents, mais moins d'expérience en tant que pilotes. Ils étaient également un peu plus jeunes que leurs prédécesseurs.
Capsule “ adaptée à un pilote ”
Le vaisseau spatial Gemini a rapidement été surnommé “ Gusmobile ” car Virgil Ivan “ Gus ” Grissom, le deuxième Américain dans l'espace, a été étroitement impliqué dans sa conception et sa construction. En tant que pilote, il souhaitait un réel Le vaisseau spatial du pilote. Si la capsule Mercury était parfois moquée par les pilotes extérieurs au programme spatial, Gemini était prise beaucoup plus au sérieux. Surtout, le pilote pouvait contrôler entièrement la capsule sur tous les axes ; le rôle du centre de contrôle au sol se limitait en grande partie à la mise à jour des données de l'ordinateur de bord.
Malgré ses améliorations, Gemini restait exigu : chaque astronaute disposait d’environ 1 m³ d’espace. Le vaisseau conservait la forme conique et aérodynamique de son prédécesseur et mesurait environ 5,6 m de long pour un diamètre maximal de 3 m. Il se composait de deux parties principales : un module d’équipage et un module de propulsion.
Dans le nez du module d'équipage se trouvaient les parachutes et le radar. Entre cette section avant et la cabine se situaient les réservoirs de propergol et d'oxydant, ainsi que huit propulseurs permettant de contrôler l'attitude du vaisseau lors de sa rentrée atmosphérique. La cabine abritait les sièges, un ordinateur de bord rudimentaire et les autres instruments nécessaires au vol de la capsule. Le module de propulsion contenait, entre autres, quatre moteurs à propergol solide et les systèmes de survie.
En 1961, la société Glenn L. Martin proposa à la NASA d'utiliser son missile balistique Titan II comme lanceur pour le nouveau programme spatial.
Les ingénieurs étaient d'accord, car Titan II était plus puissant que les autres fusées dont disposait la NASA à l'époque.
En mai 1963, le Titan II rencontrait un grave problème : une combustion instable dans le moteur provoquait des fluctuations de la poussée, faisant osciller l'ensemble du véhicule.
Ces vibrations n'auraient pas constitué un problème majeur pour les vols sans pilote, mais pour un équipage, elles auraient été dangereuses pour leur santé.
L'US Air Force a commencé à travailler sur les modifications nécessaires, mais le rythme n'a pas satisfait la NASA, qui s'efforçait d'atteindre l'objectif de Kennedy d'envoyer un homme sur la Lune avant la fin de la décennie.
À un moment donné, la NASA a même envisagé d'abandonner le programme Titan II et de passer à la fusée Saturn I de Wernher von Braun. Cependant, l'armée de l'air a rapidement apporté les modifications nécessaires – notamment l'ajout de tuyaux de décompression dans les conduites d'oxydant – et le Titan II a finalement été autorisé à voler.
Lancement de la fusée Titan II, le 23 mars 1965.
Le nouveau lanceur à deux étages mesurait près de 33 mètres de haut et 3 mètres de diamètre. Le premier étage était propulsé par deux moteurs développant une poussée combinée de 195 tonnes, et le second par un moteur unique produisant 45 tonnes de poussée. Ces caractéristiques lui permettaient de placer jusqu'à 3 600 kilogrammes de charge utile en orbite terrestre basse. Au cours de sa durée de vie opérationnelle, la fusée a effectué 12 vols, tous couronnés de succès.
Avant que des astronautes puissent voler, deux missions d'essai devaient être menées : Gemini 1 et Gemini 2. La première, Gemini 1, était une mission orbitale destinée à tester les performances de la fusée et son intégration structurelle avec la capsule. Parmi les autres objectifs figuraient la mesure des performances du lanceur, la détermination de la précision de l'insertion en orbite et le test du système de détection des dysfonctionnements. Le suivi et les mesures ont duré, comme prévu, 4 heures et 50 minutes. La capsule a ensuite continué à orbiter autour de la Terre pendant plus de trois jours avant de se désintégrer dans l'atmosphère, toujours comme prévu.
Gemini 2, en revanche, était une mission suborbitale visant à vérifier la résistance du bouclier thermique et des systèmes du vaisseau spatial Gemini. Le vol a duré un peu plus de 18 minutes et, cette fois, la capsule a été récupérée ; elle est aujourd’hui exposée dans un musée de Cap Canaveral.
Début 1964, les équipages principal et de réserve de Gemini 3 furent annoncés. Lorsqu'Alan Shepard, membre de l'équipage principal et premier Américain dans l'espace, fut diagnostiqué de la maladie de Ménière, c'est l'équipage de réserve – Walter Schirra et John Young – qui assura la mission. Il s'agissait du premier vol spatial habité des États-Unis, mais pas du monde ; une fois de plus, les Soviétiques ouvraient la voie, ayant envoyé trois cosmonautes dans l'espace quelques mois auparavant.
Fait intéressant, Gemini 3 était la seule mission du programme dont la capsule portait un nom. Gus Grissom, inspiré par la comédie musicale Molly Brown, l'insubmersible, a suggéré d'appeler le vaisseau spatial Molly Brown. Il s'agissait d'une référence à sa première mission, au cours de laquelle sa capsule avait coulé. Au départ, la NASA jugeait ce nom embarrassant pour l'agence, mais après avoir entendu sa suggestion alternative… Titanesque – il a accepté le nom d'origine.
La mission suivante, Gemini 4, fut plus longue que les précédentes, s'étalant sur quatre jours. Cette durée permit d'étudier la résistance du corps humain aux conditions spatiales sur une période prolongée. L'étape la plus marquante de la mission fut la première sortie extravéhiculaire américaine. Lors de cette sortie, la capsule transportant Ed White et James McDivitt devait maintenir une distance constante de six mètres avec le deuxième étage du Titan II afin que White puisse l'atteindre à l'aide d'un pistolet de manœuvre portatif. Bien que cet objectif final n'ait pas été atteint, le reste de la sortie fut considéré comme un succès. La sortie de White dura 20 minutes ; dérivant dans le vide spatial, il admira la beauté de notre planète et fut tellement fasciné qu'il fut difficile de le convaincre de retourner à bord. Malgré l'interdiction de donner des surnoms aux missions par la NASA, l'équipage commémora l'événement en baptisant officieusement le vol « American Eagle ».
Grâce à l'innovation que représente l'utilisation de piles à combustible pour alimenter le vaisseau spatial, les missions, à commencer par Gemini 5, peuvent durer plus longtemps, jusqu'à deux semaines. Le premier vol de quatorze jours fut celui de Gemini 7, avec Frank Borman et James Lovell à son bord.
Au cours de la mission Gemini 7, l'équipage a réalisé pas moins de 20 expériences scientifiques, un nombre supérieur à celui de toute autre mission. Son plus grand succès fut cependant le rendez-vous orbital avec Gemini 6A, dont l'équipage était composé de Walter Schirra et Thomas Stafford ; au point de rapprochement maximal, les deux capsules se sont retrouvées à environ 30 centimètres l'une de l'autre, un exploit qui exigeait une précision extraordinaire.
L'hygiène était une autre préoccupation majeure ; passer deux semaines dans une cabine exiguë et sans fenêtres pouvait facilement entraîner des négligences. Afin de limiter l'accumulation de pellicules, les astronautes se lavaient les cheveux quotidiennement avec un shampoing antipelliculaire pendant les deux semaines précédant le lancement, et une fois en orbite, ils retiraient leurs combinaisons spatiales pour que leur peau puisse mieux conserver son hydratation.
Malgré ces efforts, les mesures prises n'ont pas résolu le problème d'hygiène dans l'espace. Après l'amerrissage, deux des trois plongeurs chargés de sécuriser la capsule ont vomi dès l'ouverture de l'écoutille.
Agena était un vaisseau spatial non habité utilisé dans le cadre du programme Gemini pour les exercices d'amarrage, à commencer par Gemini 8. Il était généralement lancé quelques heures avant la mission habitée afin de pouvoir atteindre son orbite cible et y attendre les astronautes.
Lors de la mission Gemini 8, le premier amarrage à un vaisseau Agena a été réalisé. Après avoir localisé la cible et s'être approchés à 46 mètres, l'équipage a passé une demi-heure à l'inspecter visuellement afin de s'assurer qu'elle n'avait pas été endommagée lors du lancement. Une fois l'autorisation de procéder obtenue, Neil Armstrong a entamé la manœuvre à une vitesse relative de 8 centimètres par seconde, et l'amarrage a été mené à bien.
Après l'amarrage, un grave problème survint soudainement. Alors que les astronautes étaient hors de contact avec le centre de contrôle, le module Gemini 8-Agena se mit à tourner sur lui-même. Ignorant la cause, les pilotes décidèrent de se désamarrer par précaution, mais cela ne fit qu'accélérer la rotation du module ; la vitesse atteignit environ un tour par seconde, et l'équipage était sur le point de perdre connaissance lorsqu'Armstrong, avec calme, localisa la panne. Il s'avéra que le propulseur numéro 8, responsable du contrôle de l'assiette, était bloqué en position “ marche ”.
L'arrêt du roulis a pris environ 30 minutes et a consommé 75 % du carburant de manœuvre. Par conséquent, pour la sécurité de l'équipage, le centre de contrôle a ordonné un amerrissage d'urgence. Armstrong, qui avait tendance à minimiser les problèmes, a résumé plus tard le vol laconiquement : “ Ce n'était pas une situation anodine. ”
Les vols suivants eurent lieu régulièrement, environ tous les deux mois. Pendant cette période, l'intérêt de la presse pour les vols spatiaux s'estompa et l'espace ne parut plus aussi étrange et dangereux au public qu'il l'avait été lors du programme Mercury.
Les quatre dernières missions Gemini ont permis de perfectionner les rendez-vous et les amarrages orbitaux, ainsi que les sorties extravéhiculaires. Si les manœuvres se sont globalement déroulées sans encombre, tous les astronautes, à l'exception d'Aldrin, ont rencontré de nombreuses difficultés, principalement dues à la troisième loi de Newton (action et réaction), qui rendait les déplacements et les mouvements de recul en apesanteur étonnamment difficiles. De plus, le port d'une combinaison spatiale à 21 couches représentait un défi majeur ; Eugene Cernan, de Gemini 9, a comparé sa rigidité à celle d'une armure rouillée, son rythme cardiaque a atteint 195 battements par minute lors des sorties extravéhiculaires, et il a perdu six kilogrammes au cours des quatre jours de la mission.
La sortie extravéhiculaire de Gemini 10 fut également problématique. Après avoir accompli seulement quelques-unes des tâches qui lui avaient été assignées, Michael Collins se retrouva coincé entre la capsule Gemini et l'Agena. Une fois libéré, il s'emmêla dans le cordon ombilical de 15 mètres qui le reliait au vaisseau, et sa sortie dut être écourtée après seulement 39 minutes. Gemini 11 n'apporta guère de progrès en matière de techniques de sortie extravéhiculaire : malgré une préparation minutieuse, la sortie de deux heures prévue pour Dick Gordon fut interrompue après seulement 44 minutes, l'épuisement et la transpiration dans son casque gênant sa vision. À un égard, cependant, Gemini 11 était en avance sur son temps : grâce au satellite de communication Telstar 1, les téléspectateurs de dix-huit pays purent suivre le lancement de Titan II en direct.
La préparation des sorties extravéhiculaires de Gemini 12 – et les EVA elles-mêmes – a été gérée avec un professionnalisme accru. Les enseignements tirés des précédentes activités extravéhiculaires ont permis d'améliorer la formation, notamment grâce à l'introduction de simulations sous-marines, car les mouvements sous l'eau sont ce qui se rapproche le plus du travail en apesanteur. Au cours de la mission, Aldrin a effectué trois EVA totalisant cinq heures et demie, surpassant largement les records des précédents astronautes. Il a installé une caméra sur le côté du vaisseau spatial, mené une expérience sur des micrométéorites, pris une série de photographies et réalisé diverses tâches manuelles relativement simples. L'objectif principal de Gemini 12 a été atteint : démontrer qu'un travail productif et sûr en microgravité était possible.
La plupart des objectifs secondaires prévus, notamment les expériences scientifiques, ont été atteints. L'équipage a entre autres étudié le développement d'un têtard en apesanteur et pris de nombreuses photographies du ciel, mais n'a pas pu placer le vaisseau spatial sur une orbite plus élevée en raison d'un problème de propulsion.
Le programme Gemini fut un succès majeur pour la NASA : chaque mission atteignit son objectif principal et la plupart de ses objectifs secondaires. Dans l’ensemble, les vols se déroulèrent comme prévu, à quelques exceptions près. Ensemble, ils jetèrent les bases du succès du programme Apollo.
