Program Gemini, realizowany w latach 1963-1966, był kolejnym kamieniem milowym w wyścigu na Księżyc.
Pierwotnie miał się nazywać Mercury Mark II, nawiązując do wcześniejszego projektu Mercury, ale z rzymską cyfrą II, aby odzwierciedlić nowe dwuosobowe misje.
Ostatecznie wybrano nazwę Gemini, zainspirowaną konstelacją Bliźniąt.
Głównym celem programu było przećwiczenie zadań niezbędnych do udanej misji księżycowej: dokowania orbitalnego, przetrwania około dwóch tygodni w stanie nieważkości wewnątrz kapsuły oraz dostrzeżenia potencjalnych problemów, gdy był jeszcze czas na ich naprawienie. Kluczowe osiągnięcia obejmowały udane orbitalne rendez-vous, pierwszy spacer kosmiczny w amerykańskiej astronautyce oraz znaczną poprawę precyzji manewrów orbitalnych.
Do programu Gemini zrekrutowano dziewięciu nowych astronautów, a później kolejnych czternastu, już z myślą o przyszłym programie Apollo.
Podobnie jak Mercury Seven, "Nowa Dziewiątka" musiała przejść rygorystyczną serię testów psychologicznych i fizycznych podczas selekcji. Przyciągnęli również uwagę mediów, choć nieco mniej niż ich poprzednicy, i - podobnie jak oni - podpisali ekskluzywny kontrakt z magazynem Life. Jego wartość wynosiła 500 000 dolarów rocznie, które miały być dzielone równo w ramach grupy; ponieważ ta sama suma została wcześniej podzielona tylko między siedmiu astronautów Mercury, nowi byli mniej zmotywowani do udzielania wywiadów.
"Oryginalna czternastka", w skład której wchodziły takie postacie jak Collins i Aldrin, miała silniejsze zaplecze techniczne i naukowe niż wcześniejsze grupy, ale mniejsze doświadczenie jako piloci. Byli też nieco młodsi od swoich poprzedników.
Kapsuła "odpowiednia dla pilota"
Statek kosmiczny Gemini szybko zyskał przydomek "Gusmobile", ponieważ Virgil Ivan "Gus" Grissom, drugi Amerykanin w kosmosie, był głęboko zaangażowany w jego projekt i budowę. Jako pilot chciał mieć prawdziwy statek kosmiczny pilota. Podczas gdy kapsuła Mercury była czasami wyśmiewana przez pilotów spoza programu kosmicznego, Gemini była traktowana znacznie poważniej. Co najważniejsze, pilot mógł w pełni kontrolować kapsułę we wszystkich osiach; rola kontroli misji na ziemi była w dużej mierze ograniczona do aktualizacji danych komputera pokładowego.
Gemini, pomimo swoich ulepszeń, nadal był ciasny - każdy astronauta miał około 1 m³ przestrzeni. Statek kosmiczny zachował stożkowy, aerodynamiczny kształt swojego poprzednika i miał około 5,6 m długości przy maksymalnej średnicy 3 m. Składał się z dwóch głównych sekcji: modułu załogowego i modułu napędowego.
W przedniej części modułu załogowego znajdowały się spadochrony i radar. Pomiędzy sekcją dziobową a kabiną załogi znajdowały się zbiorniki paliwa i utleniacza, wraz z ośmioma pędnikami do kontrolowania położenia statku kosmicznego podczas ponownego wejścia w atmosferę. W samej kabinie znajdowały się fotele, prymitywny komputer pokładowy i inne instrumenty potrzebne do lotu kapsułą. Moduł napędowy zawierał między innymi cztery rakiety na paliwo stałe i systemy podtrzymywania życia.
W 1961 roku firma Glenn L. Martin Company zaproponowała NASA wykorzystanie rakiety balistycznej Titan II jako pojazdu nośnego dla nowego programu kosmicznego.
Inżynierowie zgodzili się, ponieważ Titan II był potężniejszy niż inne rakiety dostępne wówczas dla NASA.
Do maja 1963 roku Titan II miał poważny problem: niestabilne spalanie w silniku powodowało wahania ciągu, przez co cały pojazd drgał.
Wibracje te nie stanowiłyby większego problemu w przypadku lotów bezzałogowych, ale dla załogi byłyby niebezpieczne dla zdrowia.
Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych rozpoczęły prace nad niezbędnymi modyfikacjami, ale tempo nie zadowalało NASA, która spieszyła się, aby osiągnąć cel Kennedy'ego, jakim było lądowanie człowieka na Księżycu przed końcem dekady.
W pewnym momencie NASA rozważała nawet porzucenie Titana II i przejście na rakietę Saturn I Wernhera von Brauna. Jednak Siły Powietrzne wkrótce wprowadziły wymagane poprawki - w tym dodanie przewodów odciążających w przewodach utleniacza - i Titan II został ostatecznie dopuszczony do lotu.
Start rakiety Titan II, 23 marca 1965 r.
Nowa dwustopniowa rakieta nośna miała prawie 33 metry wysokości i 3 metry średnicy. Pierwszy stopień był napędzany przez dwa silniki o łącznym ciągu 195 ton, a drugi przez pojedynczy silnik wytwarzający 45 ton ciągu. Parametry te pozwalały na umieszczenie do 3600 kilogramów ładunku na niskiej orbicie okołoziemskiej. W całym okresie eksploatacji rakieta poleciała 12 razy i każdy z tych lotów zakończył się sukcesem.
Zanim astronauci mogli polecieć, konieczne było przeprowadzenie dwóch misji testowych - Gemini 1 i Gemini 2. Pierwsza z nich, Gemini 1, była misją orbitalną mającą na celu przetestowanie wydajności rakiety i jej integracji strukturalnej z kapsułą. Inne cele obejmowały pomiar wydajności rakiety nośnej, określenie dokładności wprowadzania na orbitę i przetestowanie systemu wykrywania awarii. Śledzenie i pomiary trwały, zgodnie z planem, 4 godziny i 50 minut. Następnie kapsuła kontynuowała okrążanie Ziemi przez ponad trzy dni, po czym, ponownie zgodnie z planem, spłonęła w atmosferze.
Gemini 2 był natomiast misją suborbitalną, której celem było sprawdzenie trwałości osłony termicznej i systemów statku kosmicznego Gemini. Lot trwał nieco ponad 18 minut i tym razem kapsuła została odzyskana; dziś można ją oglądać na wystawie w muzeum na przylądku Canaveral.
Na początku 1964 roku ogłoszono skład głównej i rezerwowej załogi lotu Gemini 3. Kiedy u Alana Sheparda, członka głównej załogi i pierwszego Amerykanina w kosmosie, zdiagnozowano chorobę Ménière'a, misja przypadła załodze rezerwowej - Walterowi Schirrze i Johnowi Youngowi. Był to pierwszy wieloosobowy lot kosmiczny dla Stanów Zjednoczonych, choć nie dla świata; po raz kolejny Sowieci przewodzili, wysyłając trzech kosmonautów w kosmos kilka miesięcy wcześniej.
Co ciekawe, Gemini 3 była jedyną misją w programie, której kapsuła miała własną nazwę. Gus Grissom, zainspirowany musicalem Niezatapialna Molly Brownzasugerował nazwanie statku kosmicznego Molly Brown. Było to nawiązanie do jego debiutanckiej misji, podczas której jego kapsuła zatonęła. Początkowo NASA uznała tę nazwę za kłopotliwą dla agencji, ale po wysłuchaniu jego alternatywnej sugestii -... Titanic - zgodziła się na oryginalną nazwę.
Kolejna misja, Gemini 4, była dłuższa niż poprzednie i trwała cztery dni. Ten czas trwania umożliwił przetestowanie, jak ludzkie ciało radzi sobie z warunkami kosmicznymi przez dłuższy czas. Najważniejszym kamieniem milowym misji był pierwszy spacer kosmiczny w historii Stanów Zjednoczonych. Podczas EVA kapsuła przewożąca Eda White'a i Jamesa McDivitta miała utrzymywać stałą odległość sześciu metrów od drugiego stopnia rakiety Titan II, tak aby White mógł do niego dotrzeć za pomocą ręcznego pistoletu manewrowego. Choć cel ten nie został osiągnięty, pozostałe elementy EVA zostały uznane za sukces. Spacer kosmiczny White'a trwał 20 minut; gdy dryfował w pustce kosmosu, podziwiał piękno naszej planety i był tak zachwycony, że trudno było go przekonać do powrotu na statek kosmiczny. Mimo że NASA zakazała nadawania pseudonimów misjom, załoga upamiętniła to wydarzenie, nieformalnie nazywając lot American Eagle.
Dzięki innowacyjnemu zastosowaniu ogniw paliwowych do zasilania statku kosmicznego, misje rozpoczynające się od Gemini 5 mogły trwać dłużej - do dwóch tygodni. Pierwszym czternastodniowym lotem był Gemini 7, z Frankiem Bormanem i Jamesem Lovellem na pokładzie.
Podczas Gemini 7 załoga przeprowadziła aż 20 eksperymentów naukowych, więcej niż podczas jakiejkolwiek innej misji. Jej najważniejszym osiągnięciem było jednak orbitalne rendez-vous z Gemini 6A, którego załogę stanowili Walter Schirra i Thomas Stafford; podczas największego zbliżenia obie kapsuły znalazły się w odległości około 30 centymetrów od siebie, co wymagało niezwykłej precyzji.
Kolejną ważną kwestią była higiena; spędzenie dwóch tygodni w ciasnej, pozbawionej okien "puszce" sprawiło, że łatwo było ją zaniedbać. Aby zmniejszyć gromadzenie się płatków skóry w kabinie, astronauci myli włosy szamponem przeciwłupieżowym codziennie przez dwa tygodnie przed startem, a po wejściu na orbitę zdjęli skafandry ciśnieniowe, aby ich skóra mogła łatwiej zatrzymać wilgoć.
Pomimo tych wysiłków, środki te nie rozwiązały problemu higieny w przestrzeni kosmicznej. Po rozbiciu kapsuły dwóch z trzech nurków przydzielonych do jej zabezpieczenia zwymiotowało zaraz po otwarciu włazu.
Agena była niezałogowym statkiem kosmicznym używanym w programie Gemini do ćwiczeń dokowania, począwszy od Gemini 8. Zazwyczaj był on wystrzeliwany na kilka godzin przed misją załogową, aby mógł dotrzeć na docelową orbitę i czekać tam na astronautów.
Podczas Gemini 8 przeprowadzono pierwsze dokowanie z Ageną. Po zlokalizowaniu celu i zbliżeniu się do niego na odległość 46 metrów, załoga spędziła pół godziny na jego wizualnej inspekcji, aby upewnić się, że nie został uszkodzony podczas startu. Po otrzymaniu zgody na kontynuowanie, Neil Armstrong zaczął zbliżać się z prędkością względną 8 centymetrów na sekundę, a dokowanie zakończyło się pomyślnie.
Po dokowaniu nagle pojawił się poważny problem. Podczas gdy astronauci nie mieli kontaktu z kontrolą misji, połączony stos Gemini 8-Agena zaczął się obracać. Nie znając przyczyny, piloci postanowili na wszelki wypadek wycofać się z dokowania, ale to tylko przyspieszyło obroty statku kosmicznego; tempo osiągnęło około jednego obrotu na sekundę, a załoga była bliska utraty przytomności, gdy Armstrong spokojnie namierzył usterkę. Okazało się, że pędnik numer 8, odpowiedzialny za kontrolę nachylenia, zaciął się w pozycji "włączony".
Zatrzymanie lotu zajęło około 30 minut i pochłonęło 75% paliwa manewrowego, więc dla bezpieczeństwa załogi kontrola misji zarządziła awaryjne wodowanie. Armstrong, który miał tendencję do bagatelizowania problemów, podsumował później lot lakonicznie: "To była nietrywialna sytuacja".
Kolejne loty odbywały się regularnie, mniej więcej co dwa miesiące. W tym czasie zainteresowanie prasy lotami kosmicznymi osłabło, a przestrzeń kosmiczna nie wydawała się już tak dziwna i niebezpieczna dla opinii publicznej, jak podczas Projektu Mercury.
Ostatnie cztery misje Gemini skupiły się na dopracowaniu orbitalnych spotkań i dokowania, a także spacerów kosmicznych. Podczas gdy spotkania i dokowania przebiegały w dużej mierze zgodnie z planem, wszyscy uczestnicy spacerów kosmicznych z wyjątkiem Aldrina zmagali się z licznymi trudnościami, z których większość wynikała z trzeciego prawa Newtona - działania i reakcji - które sprawiało, że poruszanie się i odpychanie obiektów w stanie nieważkości było niespodziewanie trudne. Co więcej, praca w 21-warstwowym skafandrze kosmicznym była dużym wyzwaniem; Eugene Cernan z Gemini 9 porównał jego sztywność do zardzewiałej zbroi, jego tętno wzrosło do 195 uderzeń na minutę podczas EVA, a on sam stracił sześć kilogramów w ciągu czterodniowej misji.
Problematyczny był również spacer kosmiczny Gemini 10. Po wykonaniu zaledwie kilku z przydzielonych mu zadań, Michael Collins zaklinował się między kapsułą Gemini a Ageną; gdy już się uwolnił, zaplątał się w 15-metrową pępowinę, która łączyła go ze statkiem kosmicznym, a jego EVA musiała zostać przerwana po zaledwie 39 minutach. Gemini 11 również przyniósł niewielki postęp w technikach EVA: pomimo starannych przygotowań, planowany dwugodzinny spacer kosmiczny Dicka Gordona został przerwany po zaledwie 44 minutach, gdy stał się wyczerpany, a pot w hełmie osłabił jego wzrok. Pod jednym względem Gemini 11 wyprzedził swoje czasy - dzięki wczesnemu satelicie komunikacyjnemu Telstar 1 widzowie w osiemnastu krajach mogli oglądać start Titana II na żywo.
Przygotowania do spacerów kosmicznych Gemini 12 - i samych EVA - były prowadzone znacznie bardziej profesjonalnie. Wnioski wyciągnięte z poprzednich aktywności pozaziemskich doprowadziły do poprawy szkolenia, w szczególności wprowadzenia symulacji podwodnych, ponieważ poruszanie się pod wodą jest najbardziej zbliżone do pracy w stanie nieważkości. Podczas misji Aldrin wykonał trzy EVA trwające łącznie pięć i pół godziny, znacznie przekraczając rekordy wcześniejszych spacerów kosmicznych. Zamontował kamerę z boku statku kosmicznego, przeprowadził eksperyment z mikrometeoroidami, wykonał serię zdjęć i wykonał szereg stosunkowo prostych zadań manualnych. Główny cel misji Gemini 12 został osiągnięty: pokazała ona, że produktywna i bezpieczna praca w warunkach mikrograwitacji jest możliwa.
Większość zaplanowanych celów drugorzędnych, w tym eksperymenty naukowe, również została zrealizowana. Załoga zbadała między innymi, jak kijanka rozwija się w zerowej grawitacji i wykonała obszerne zdjęcia nieba, chociaż nie była w stanie podnieść statku kosmicznego na wyższą orbitę z powodu problemu z napędem.
rogram Gemini był dużym sukcesem NASA: każda misja osiągnęła swój główny cel i większość celów drugorzędnych. Ogólnie rzecz biorąc, loty przebiegały w dużej mierze zgodnie z planem, z niewielkimi wyjątkami. Razem stanowiły podstawę sukcesu programu Apollo.
