majd harc az irányításért: a Gemini-programról szóló cikksorozat következő része
1966. március 16-án Neil Armstrong és David Scott Gemini VIII űrhajója összekapcsolódott az Agena céljárművel a Föld körüli pályán, és ezzel először sikerült két külön indított űreszközt úgy egymás mellé vezetni, hogy a találkozás végén valódi mechanikus kapcsolat is létrejött közöttük. A műveletet nem rekordkísérletnek szánták, hanem az Apollo-program egyik alapvető eljárásának gyakorlására, mert a tervezett holdraszállások során a Hold felszínéről visszatérő holdkompnak újra meg kellett találnia a Hold körül keringő parancsnoki modult, pontosan hozzá kellett igazítania a pályáját, majd dokkolnia kellett vele, mielőtt a személyzet átszállhatott volna a Földre visszatérő űrhajóba.
Az Apollo holdraszállási módszere emiatt eleve feltételezte, hogy a NASA képes lesz két önálló űrhajót nagy pontossággal egymáshoz vezetni, miközben mindkettő több ezer métert tesz meg másodpercenként a Hold vagy a Föld körüli pályán, ezért a Gemini-program egyik legfontosabb feladata az lett, hogy ezt még jóval az első holdexpedíció előtt rutinszerűen végrehajtható műveletté tegye. A korábbi Gemini-repüléseken már vizsgálták a hosszabb súlytalanságot, az űrséták gyakorlati nehézségeit, a pályamódosításokat és a találkozási manővereket, a Gemini VI-A és Gemini VII pedig 1965 decemberében már egymás közvetlen közelében repült, de egyik űrhajót sem építették dokkolásra, így az összekapcsolás technikáját még külön ki kellett próbálni.
Erre szolgált az Agena Target Vehicle, egy saját hajtóművel, helyzetszabályozással és dokkolóadapterrel felszerelt céljármű, amelyet külön rakétával állítottak pályára, majd a Gemini személyzetének kellett megtalálnia és megközelítenie. Az Agena nem egyszerűen passzívan várta a Geminit, hanem a dokkolás után képes volt az összekapcsolt rendszer mozgatására is, ezért a NASA azt is vizsgálhatta vele, hogyan viselkedik két összekapcsolt űreszköz, ha közösen változtatnak pályát vagy helyzetet. A Gemini VIII eredeti programjába több ilyen manővert is beillesztettek, és David Scott egy hosszabb űrsétát is végrehajtott volna, így a háromnaposra tervezett repülés meglehetősen sűrű programot kapott.
Neil Armstrong ekkor még egyetlen űrrepülést sem teljesített, de az amerikai repülési program egyik legtapasztaltabb berepülőpilótája volt, aki korábban több nagy sebességű kísérleti repülőgépet, köztük az X–15 rakétarepülőgépet is vezette, David Scott pedig katonai pilótaként és repülőmérnökként érkezett a NASA-hoz, így mindketten olyan háttérrel rendelkeztek, amelyben a gyors műszaki helyzetfelismerés a mindennapi munka része volt. Ez a felkészültség néhány órával később fontosabbnak bizonyult, mint bármelyik előre megtervezett kísérlet.
A küldetés napján először az Agenát indították el Cape Kennedy 14-es indítóállásáról egy Atlas rakétával, majd miután a céljármű rendben elérte a kijelölt pályát, Armstrong és Scott Titan II hordozórakétája is elindult. A Gemini VIII néhány perc múlva már a Föld körül keringett, de az Agena ekkor még jóval előtte járt, ezért több pontosan időzített hajtóműindításra volt szükség ahhoz, hogy a két pálya fokozatosan közelítsen egymáshoz.
Ez az üldözés a világűrben egészen más logika szerint működik, mint két földi jármű esetében, mert egy űrhajó sebességének megváltoztatása egyben a pályáját is módosítja, így ha egy alacsony Föld körüli pályán repülő jármű utol akar érni egy előtte haladó célpontot, sokszor először valamivel alacsonyabb pályára kell kerülnie, ahol gyorsabban halad, majd amikor megfelelő helyzetbe ér, újabb hajtóműindítással vissza kell emelkednie a célpont magasságára. Közben folyamatosan csökkenteni kell a két jármű relatív sebességét is, mert a végső közelítéskor már nem az számít, milyen gyorsan haladnak a Földhöz képest, hanem az, hogy egymáshoz képest szinte mozdulatlanok legyenek.
Armstrong és Scott több korrekción keresztül közelített az Agenához, majd amikor a céljármű már közvetlenül láthatóvá vált, Armstrong kézi irányítással vezette egyre közelebb a Geminit. A két űreszköz a Földhöz képest közel 28 000 km/h-val haladt, egymáshoz képest viszont már csak nagyon kis sebességgel mozogtak, ezért a végső néhány méteren a feladat inkább finom helyzetkorrekciókból állt, mint valódi gyorsításból. A Gemini orrán elhelyezett dokkolószerkezet végül pontosan az Agena adapterébe illeszkedett, a zárak összekapcsolódtak, majd létrejött az elektromos kapcsolat is, így a két külön indított jármű egyetlen összekapcsolt rendszert alkotott.
A dokkolás után megkezdték az Agenával tervezett manővereket, és rövid időre úgy látszott, hogy a repülés a tervek szerint halad, majd az összekapcsolt rendszer lassan forogni kezdett. A mozgás kezdetben nem volt gyors, ezért Armstrong és Scott az Agena helyzetszabályozására gyanakodott, ami teljesen ésszerű feltételezés volt, hiszen a céljárműnek saját hajtóművei voltak, és közvetlenül előtte éppen ezeket használták az összekapcsolt rendszer mozgatására. A Gemini saját hajtóműveivel rövid időre sikerült megállítani a forgást, de az később ismét megjelent, majd újra gyorsulni kezdett.
A problémát tovább nehezítette, hogy az űrhajó ekkor olyan térség fölött haladt, ahol nem állt rendelkezésre folyamatos rádiókapcsolat Houston központjával, így Armstrongnak és Scottnak a fedélzeten kellett eldöntenie, mi okozza a mozgást, miközben minden egyes ellenkormányzás csökkentette a Gemini rendelkezésére álló hajtóanyag mennyiségét. Mivel a forgás újra és újra visszatért, egyértelmű volt, hogy valamelyik fúvóka parancs nélkül működik, de azt még nem tudták, hogy az Agenán vagy a Geminin.
A logikus következő lépésnek az Agena leválasztása látszott, hiszen ha valóban a céljármű valamelyik hajtóműve ragadt bekapcsolt állapotban, akkor az leválás után a Gemini megszabadulhatott volna a hibaforrástól. Armstrong és Scott ezért előkészítette a két jármű szétválasztását, majd leválasztották a Geminit, de szinte azonnal kiderült, hogy a hiba helyét rosszul azonosították, mert a forgás nem csökkent, hanem hirtelen sokkal gyorsabb lett.
Ennek oka az volt, hogy a hibás hajtómű a Gemini saját helyzetszabályozó rendszerében működött folyamatosan, és amíg az Agena hozzá volt kapcsolva, a két jármű együttes tömege és tehetetlenségi nyomatéka lassította a kialakuló forgást, a leválasztás után azonban ugyanaz a tolóerő már csak a jóval kisebb Gemini űrhajót forgatta. A pörgés rövid idő alatt megközelítette a másodpercenként egy teljes fordulatot, vagyis a kabin percenként nagyjából hatvanszor fordult körbe, miközben a forgásból eredő terhelés egyre jobban igénybe vette a két űrhajóst.
A helyzet ezen a ponton már közvetlen veszélyt jelentett, mert a gyors forgás mellett a Föld, a fekete égbolt és a kabin belseje folyamatosan váltakozott a látómezőben, a testükre ható gyorsulás pedig egyre nőtt, ezért ha a pörgés tovább gyorsul, fennállt az eszméletvesztés veszélye is. Közben a normál manőverezőrendszer hajtóanyaga gyorsan fogyott, ezért Armstrongnak olyan megoldást kellett választania, amely teljesen független attól a rendszertől, amelyben a meghibásodás kialakult.
A Gemininek erre az esetre nem kifejezetten tervezett, de használható tartaléka volt: a Reentry Control System, vagyis a légköri visszatéréshez fenntartott külön helyzetszabályozó rendszer, amelynek saját hajtóművei voltak, és nem kapcsolódott a hibás normál rendszerhez. Armstrong ezt aktiválta, majd fokozatos ellenkormányzással csökkentette a forgási sebességet, amíg a kapszula ismét stabil helyzetbe nem került.
A döntés egyben a küldetés végét is jelentette, mert a Reentry Control System hajtóanyagára szükség volt a biztonságos visszatéréshez, ezért annak pályán történő használata után a NASA repülési szabályai már nem engedték a többnapos program folytatását. Scott tervezett űrsétáját törölték, az Agenával végrehajtandó további dokkolások és pályamódosítások elmaradtak, a személyzet pedig megkezdte a mielőbbi visszatérés előkészítését.
A Gemini VIII mindössze hét Föld körüli keringést teljesített, és alig több mint tíz és fél órával az indulást követően tért vissza a légkörbe, jóval korábban annál, mint ahogy eredetileg tervezték. Emiatt nem az elsődleges leszállási körzetet használták, hanem a Csendes-óceán nyugati részén értek vizet, ahol a mentőegységek rövid időn belül megtalálták a kapszulát, Armstrongot és Scottot pedig a USS Leonard F. Mason romboló fedélzetére vitték.
A földi vizsgálatok során később pontosan azonosították a hibát: a Gemini egyik helyzetszabályozó hajtóművének elektromos áramkörében rövidzárlat keletkezett, ezért az egyik fúvóka folyamatosan működésben maradt, akkor is, amikor a vezérlőrendszer nem adott rá parancsot.
Az űrben egy ilyen meghibásodás azért különösen veszélyes, mert nincs számottevő légellenállás, amely önmagától csillapítaná a forgást, így a folyamatosan működő hajtómű minden másodpercben további perdületet ad az űrhajónak, és a forgási sebesség addig nő, amíg egy ellenkező irányú nyomaték meg nem állítja.
A Gemini VIII után módosították a vezérlőrendszer egyes részeit, a későbbi küldetések pedig folytatták az Agenával végzett találkozási és dokkolási gyakorlatokat, így mire az Apollo holdrepülései megkezdődtek, a NASA már több alkalommal végrehajtotta azokat a manővereket, amelyekre a Hold körül is szükség volt. A Gemini-program végére a pályán történő találkozás, a közelítés és a dokkolás már nem kísérleti ötletként szerepelt a tervekben, hanem kipróbált eljárásként.
Armstrong három évvel később az Apollo–11 parancsnokaként vezette le az Eagle holdkompot a Hold felszínére, Scott pedig az Apollo–9 során részt vett a holdkomp első emberes űrbeli tesztjén, majd az Apollo–15 parancsnokaként maga is járt a Holdon. A Gemini VIII-on végrehajtott első dokkolás technikáját addigra már közvetlenül beépítették az Apollo-repülések működésébe, ahol a holdkomp és a parancsnoki modul szétválása, majd későbbi újbóli találkozása minden leszállási küldetés alapvető része lett.
A Gemini VIII repülése végül jóval rövidebb lett a tervezett három napnál, de az első dokkolást sikerült végrehajtani, és a meghibásodás pontos okát is sikerült azonosítani, így a repülés után mind a dokkolási eljárásról, mind a helyzetszabályozó rendszer hibáiról olyan gyakorlati tapasztalat állt rendelkezésre, amelyet a következő Gemini-küldetéseknél, majd az Apollo-programban is fel tudtak használni.
Forrás: NASA – 55 Years Ago: Gemini VIII, the First Docking in Space; NASA Gemini VIII Mission Archive.
