A váratlan űrrandevú, a Gemini VI és VII.

Avagy néha az működik a legjobban, amit nem tervezel

1965 decemberében a NASA olyan manővert hajtott végre, amely nélkül az Apollo-program holdraszállásai, a későbbi űrállomások építése, a Hubble-űrtávcső javítása vagy akár a Nemzetközi Űrállomás rendszeres személyzetcseréi sem válhattak volna rutinszerű űrrepülési műveletekké. A Gemini–6A és a Gemini–7 1965. december 15-én végrehajtott találkozása volt az első sikeres randevú két ember vezette űrhajó között. Ma egy Crew Dragon vagy egy Szojuz automatikusan megközelíti az űrállomást, összehangolja vele a pályáját, majd dokkol, ezért könnyű elfelejteni, hogy az 1960-as évek közepén még egyáltalán nem volt magától értetődő, hogyan lehet két, több mint 27 000 km/h sebességgel keringő járművet pontosan ugyanarra a helyre és szinte ugyanabba a sebességállapotba vezetni. Folytatódik a Gemini-programot részleteiben áttekintő cikksorozat.

A Gemini-program egyik legfontosabb feladata éppen ennek megtanulása volt. John F. Kennedy 1961-ben azt a célt tűzte ki az Egyesült Államok elé, hogy az évtized vége előtt embert juttassanak a Holdra, majd biztonságosan visszahozzák a Földre. A politikai célkitűzés egyetlen mondatba belefért, a műszaki megvalósítás azonban egymásra épülő, addig soha ki nem próbált technológiák egész sorát követelte meg. A NASA végül a Lunar Orbit Rendezvous, vagyis a holdkörüli pályán végrehajtott randevú módszerét választotta. Az Apollo parancsnoki és műszaki egysége Hold körüli pályán maradt, miközben a holdkomp két űrhajóssal leszállt a felszínre. A visszaúton a holdkomp felszállóegységének újra meg kellett találnia a Hold körül keringő parancsnoki egységet, meg kellett közelítenie, majd dokkolnia kellett hozzá. Ha ez a találkozás nem sikerült volna, a felszínt elhagyó űrhajósok nem tudtak volna visszatérni a Földre.

A Gemini-program ezért lényegében az Apollo technikai előiskolájává vált. A NASA itt próbálta ki azokat a képességeket, amelyekre később a Hold eléréséhez szükség volt: a hosszú idejű űrrepülést, az űrsétát, a precíz pályamódosítást, a navigációt, a randevút és végül a dokkolást. A Gemini–3 már bebizonyította, hogy az ember vezette űrhajó képes tudatosan megváltoztatni a pályáját, a Gemini–4 során Ed White végrehajtotta az első amerikai űrsétát, a Gemini–5 pedig nyolc napot töltött az űrben. A következő nagy feladat az volt, hogy két különálló űreszköz kontrolláltan megtalálja egymást Föld körüli pályán.

A Gemini–6 eredeti küldetését még nem egy másik ember vezette Gemini űrhajóval tervezték. A célpont egy Agena Target Vehicle (Agena Dokkolási Céljármű) nevű személyzet nélküli űreszköz lett volna, amelyet egy Atlas–Agena rakéta indított volna 101 perccel Wally Schirra és Thomas Stafford előtt. A két űrhajós feladata az lett volna, hogy Titan II rakétájukkal pályára álljanak, megközelítsék az Agenát és dokkoljanak hozzá. 1965. október 25-én Schirra és Stafford már a Gemini kabinjában ültek Cape Canaveral 19-es indítóállásán, amikor néhány kilométerrel arrébb az Agenát szállító rakéta elindult. Néhány perccel később azonban kiderült, hogy a céljármű nem érte el a megfelelő pályát. Az Agena rendszerének meghibásodása miatt a küldetés célpontja elveszett, ezért a Gemini–6 indítását törölték, a személyzetnek pedig ki kellett szállnia az űrhajóból.

Egy ilyen kudarc könnyen hónapokkal vethette volna vissza a programot, a NASA azonban rendkívül gyorsan új tervet dolgozott ki. Ha nincs Agena, akkor a következő Gemini űrhajót használják célpontként. Így vált a Gemini–7 egy eredetileg teljesen más célú repülésből az első ember vezette űrrandevú egyik résztvevőjévé. Frank Borman és Jim Lovell küldetésének fő feladata továbbra is az maradt, hogy közel 14 napot töltsenek Föld körüli pályán, és adatokat gyűjtsenek arról, hogyan viseli az emberi szervezet a hosszabb súlytalanságot. Az Apollo holdexpedíciókhoz többnapos repülésekre kellett számítani, ezért létfontosságú volt megérteni a tartós súlytalanság fiziológiai és pszichológiai hatásait.

A Gemini–7 1965. december 4-én indult el. Borman és Lovell ezzel megkezdték az akkor rendkívül hosszúnak számító, közel kéthetes repülésüket egy igen szűk kabinban. A Gemini belső tere alig biztosított mozgásteret két ember számára; gyakorlatilag egymás mellett ülve töltötték az egész küldetést, miközben körülöttük ott volt az élelem, a felszerelés, a kísérleti eszközök és a hulladék is. A repülés során számos kísérletet hajtottak végre, amelyek közül több közvetlenül azt vizsgálta, hogyan alkalmazkodik az emberi szervezet a hosszú idejű űrrepüléshez.

Közben a földi személyzet megkezdte a versenyfutást az idővel. Mindkét Gemini ugyanazt a 19-es indítóállást használta, ezért a Gemini–7 indítása után a szakembereknek rendkívül gyorsan elő kellett készíteniük a helyszínt a Gemini–6 számára. Már másnap megkezdődött a Titan II rakéta felállítása, és néhány napon belül a teljes rendszert újra indításra kész állapotba hozták. Ez önmagában is komoly logisztikai teljesítmény volt, amely megmutatta, mennyire gyorsan fejlődött az amerikai emberes űrprogram infrastruktúrája, és kicsit eszembe is juttatta a mai modern, újrafelhasználható rakéták pörgését a nem-újrafelhasználható korra vetítve.

A Gemini–6 következő indítását december 12-re tűzték ki. Schirra és Stafford ismét beszálltak az űrhajóba, a visszaszámlálás ezen alkalommal elment a nulláig, a Titan II hajtóművei begyulladtak, majd alig több mint egy másodperccel később leálltak: a rakéta nem emelkedett el az indítóállásról. Ez volt az amerikai emberes űrprogram első olyan startmegszakítása, amely során a hajtóművek már működésbe léptek. A fedélzeti rendszer bizonyos jelzései azt sugallhatták, hogy a rakéta elindult, ebben az esetben Schirrának és Staffordnak azonnal működtetnie kellett volna a Gemini katapultüléseit. Schirra azonban nem érzett tényleges mozgást, ezért, szerencsére, nem indította el a katapultálást. A döntése helyesnek bizonyult: a rakéta végig az indítóálláson maradt, így a veszélyes mentési manővert elkerülték. A hibát azonosították és kijavították, majd három nappal később ismét megpróbálták az indítást.

1965. december 15-én a Gemini–6A végre rendben elindult Cape Canaveralról, Schirra és Stafford sikeresen pályára álltak, miközben Borman és Lovell már tizenegyedik napjukat töltötték az űrben. Ezzel először fordult elő a történelemben, hogy egyszerre négy ember tartózkodott Föld körüli pályán. A Gemini–6A számára azonban a valódi munka csak ekkor kezdődött el, mert a személyzetnek egy olyan célpontot kellett utolérnie, amely ugyanúgy több mint hét kilométert tett meg minden másodpercben.

Az orbitális randevú fizikája jóval bonyolultabb annál, mint amikor egy gyorsabb autó utolér egy lassabbat. Két űrhajónak nem elég ugyanabban a térbeli pontban lennie, ugyanabban a pillanatban kell odaérniük, miközben sebességük irányának és nagyságának is szinte teljesen meg kell egyeznie. Ha az egyik jármű elhalad a másik mellett, de relatív sebességük túl nagy, akkor találkozás helyett veszélyes közelség vagy ütközés következhet be. Az orbitális mechanika ezért sokszor olyan szabályokat követ, amelyek a hétköznapi tapasztalataink alapján szokatlannak hatnak.

Ha egy űrhajó utol akar érni egy előtte haladó másik járművet, először lassítania kell.

A sebesség csökkentésével alacsonyabb pályára kerül, az alacsonyabb pályán viszont gyorsabban kerüli meg a Földet, így fokozatosan felzárkózik a célponthoz. Amikor megfelelő pozícióba kerül, újabb hajtóműimpulzusokkal magasabbra emelkedik, majd sebességét összehangolja a másik űrhajóéval. Voálá.

A Gemini–6A ezt a gravitációs koreográfiát több egymást követő pályamódosítással hajtotta végre. A radar fokozatosan befogta a Gemini–7-et, a személyzet pedig a radaradatokat, a fedélzeti számítógép számításait és a vizuális megfigyeléseket együtt használta. Ahogy a távolság csökkent, Schirra már saját szemével is észrevette a Gemini–7-et a fekete égbolt előtt. A két űrhajó egyre közelebb került egymáshoz, miközben Schirra folyamatosan csökkentette a relatív sebességet. Körülbelül 40 méteres távolságnál a két jármű egymáshoz viszonyított mozgása már gyakorlatilag megszűnt. 1965. december 15-én ezzel megtörtént az első sikeres randevú két ember vezette űrhajó között. Ez, abban a korszakban felfoghatatlanul nagy mérnöki és pilótateljesítmény volt.

A két Gemini ezután órákon át kötelékben repült. Schirra különböző pozíciókat próbált ki a Gemini–7 körül, eltávolodott, újra közelített, megkerülte a másik űrhajót, majd ismét stabil helyzetbe állt mellette. A manőverek során a két jármű néha rendkívül közel került egymáshoz, de mechanikusan nem kapcsolódtak össze. Ez fontos különbség a randevú és a dokkolás között. A randevú során két űreszköz kontrollált közelségbe kerül és sebességét összehangolja, a dokkolás során pedig fizikailag is összekapcsolódnak. Az első sikeres dokkolásra néhány hónappal később, 1966 márciusában került sor a Gemini–8 küldetés során, amikor Neil Armstrong és David Scott egy Agena céljárműhöz kapcsolódott (erről a cikk készülőben van).

A Gemini–6A és Gemini–7 találkozása azonban már önmagában bebizonyította, hogy az ember képes két önálló űreszközt pontosan ugyanabba a pályahelyzetbe vezetni. Ez az Apollo-program számára döntő jelentőségű volt, mert a Hold körül ugyanezt kellett majd megismételni, csak jóval távolabb a Földtől és kisebb hibalehetőséggel. A Gemini-program során megszerzett tapasztalatok nélkül a későbbi holdkompos találkozások kockázata sokkal nagyobb lett volna.

A küldetésnek volt könnyedebb oldala is. A Gemini–6 és Gemini–7 összekapcsolódó története ihlette a „Spirit of 76” elnevezést, amely egyszerre utalt a két küldetés számaira és az amerikai történelemből ismert „Spirit of ’76” kifejezésre. Schirra és Stafford nem ment a szomszédba, ha egy kis humorra volt szükségük a monotónia megszakítására. December 16-án azt jelentették Houstonnak, hogy egy különös, észak–déli irányban haladó objektumot látnak, amely mintha jelezne nekik. Ezután megszólalt a Jingle Bells. Schirra egy apró szájharmonikán játszotta a dallamot, Stafford pedig csengőkkel kísérte. Ezek lettek az első hangszerek, amelyeken valaha az űrben játszottak.

A sikeres randevú után a Gemini–6A küldetése hamarosan véget ért. Schirra és Stafford eltávolodott a Gemini–7-től, majd megkezdte a visszatérést. A kapszula belépett a légkörbe és ejtőernyőkkel ereszkedett az Atlanti-óceánba, a USS Wasp repülőgép-hordozó közelében. A Gemini–6A alig több mint egy napot töltött az űrben, de ez az egy nap elegendő volt ahhoz, hogy az emberes űrrepülés egyik alapvető problémájára gyakorlati választ adjon.

Borman és Lovell közben tovább folytatta a Gemini–7 küldetését. Közel két hetet töltöttek a szűk kabinban, majd december 18-án ők is visszatértek a Földre. Összesen 13 nap 18 óra 35 percet töltöttek az űrben és 206 alkalommal kerülték meg a Földet. Ez akkor világrekordnak számított. A küldetés egyszerre bizonyította, hogy az ember képes közel kéthetes űrrepülést elviselni, és azt is, hogy két ember vezette űrhajó biztonságosan találkozhat egymással pályán.

A Gemini–6A és Gemini–7 jelentősége néhány évvel később vált igazán nyilvánvalóvá. Amikor 1969 júliusában Neil Armstrong és Buzz Aldrin Eagle holdkompja felszállt a Hold felszínéről, Michael Collins a Columbia parancsnoki egységben keringett fölöttük. Az Eagle-nek pályára kellett állnia, meg kellett találnia a Columbiát, össze kellett hangolnia vele sebességét, majd dokkolnia kellett hozzá. A manőver fizikája ugyanazokra az alapelvekre épült, amelyeket a Gemini-program során dolgoztak ki és próbáltak ki.

Később ugyanez a tudás tette lehetővé a Skylab, az Apollo–Szojuz, a Mir és az amerikai űrrepülőgépek küldetéseit, majd a Nemzetközi Űrállomás folyamatos működését is. Ma egy Crew Dragon fedélzeti számítógépei automatikusan végzik el azt, amit Schirra és Stafford még radaradatokkal, fedélzeti számításokkal, vizuális megfigyeléssel és kézi vezérléssel hajtott végre. Az orbitális mechanika azonban azóta sem változott: két űrhajónak ugyanúgy pontosan ugyanoda, ugyanakkor és szinte ugyanazzal a sebességgel kell megérkeznie.

1965. december 15-én az emberes űrrepülés egy új képességgel gazdagodott. Az űrhajók többé nem elszigetelt járművek voltak már, amelyek elindulnak, majd pár megtett keringés után visszatérnek a Földre: ettől kezdve képesek voltak megtalálni egymást, együtt repülni, majd később összekapcsolódni. Négy évvel később emberek jártak a Holdon, és az odavezető út egyik kulcsfontosságú lépése az volt, amikor 1965 decemberében két Gemini kapszula először randevúzott a Föld körüli pályán.