פרק נוסף בסדרה על ראשית עידן החלל
במסגרת תכניותיה של ארה”ב להנחית אדם על הירח, סדרת חלליות מרקורי, היתה הסדרה המאוישת הראשונה שנוסתה בתנאי חלל. הזמן בו שהו בחלל היה אופייני לטיסות אלה. חלליות אלו שהו בחלל זמן קצר שנע בין רבע שעה ל-34 שעות. טיסות אלה מסווגות לשני סוגים. שתי הטיסות הראשונות היו טיסות תת-מסלוליות: החלליות שוגרו לגובה מסוים ואחר כך חזרו ארצה. ארבעת הטיסות האחרות היו טיסות מסלוליות: הן הקיפו את כדור הארץ. טיסות אלה היו ממושכות יותר. משך הטיסה הוארך מטיסה לטיסה בהדרגה מ-3 הקפות ל- 22. הדרישות שטייסי חלליות אלה היו צריכים לעמוד בהן היו קשות ומסובכות ביותר. הודות לעוז רוחם ולרצונם החזק, הצליחו אסטרונאוטים אלה להביא לסיום מוצלח של סדרת הטיסות בחלליות מרקורי כשלב ראשון להנחתת אדם על הירח.
כשלב ראשון לקראת שיגורן של חלליות מרקורי מאוישות נערכו 9 שיגורים ניסיוניים של חלליות ושל דגמי חלליות. רק לאחר שמדעני החלל נוכחו בכושרן ובאמינותן של חלליות אלה לעמוד בתנאי החלל, החלו לשגר בני אדם לחלל.
מבנה החללית
חללית המרקורי נועדה לאדם אחד, למסע הקפות סביב כדור הארץ. צורת החללית היא פעמון ענק, אשר קוטר בסיסו 1.8 מטר. מבסיסה הולכת החללית ונעשית צרה עד לחרטום. אורך החללית 2.9 מטר. משקל החללית 1.35 טון. לחרטום מוצמד מגדל הימלטות.
- מגדל ההימלטות
מגדל ההימלטות הוא מתקן אוטומטי הנועד להגן על האסטרונאוטים בשעת סכנה: בזמן שהותה של החללית על כן השיגור, בזמן שיגורה וכאשר היא נעה בכוח מנועיה במהלך הנסיקה. תקלה יכולה להיגרם על־ידי סטייה בזווית הטיל, אובדן כוח דחף, קצר חשמלי, או שיעור סיבוב מוגזם.
המגדל מופעל ב-3 צורות אפשריות:
- א. אוטומטית
- ב. פקודה ממרכז הבקרה
- ג. באמצעות האסטרונאוט
אם מתרחשת תקלה, התרעה חשמלית מופעלת אוטומטית וכוח הדחף של הטיל נפסק. החללית ניתקת מהטיל, מגדל ההימלטות ניצת ובכוחו החללית נעה לגובה של מאות מטרים. אחרי שניה מנוע מגדל ההימלטות כבה. כאשר החללית מגיעה לגובה הדרוש נפתח מצנח המחזיר את האסטרונאוט ארצה.
מבנה התא (ראה אותה הערה בכותרת “מגדל ההימלטות”)
האסטרונאוט שוכב בכורסה מיוחדת שגבה מופנה לעבר הקצה הפחוס של החללית. מימינו של האסטרונאוט נמצאות מערכות פיקוח של הסבסוב, הגובה והגלגול. משמאלו מנגנון ידני להפעלת מערכת ההיחלצות במקרה שהמערכת האוטומטית אינה פועלת.
לוח הבקרה נמצא מול האסטרונאוט והוא כולל מכוונים למדידת התאוצה, שיעור הנסיקה או הצלילה ואספקת הדלק. במרכז הלוח נמצא מנגנון הפיקוח של מערכת ההימלטות האוטומטית. בימין הלוח נורות בקרה לבדיקת מערכת הבקרה הסביבתית של החללית. מערכת זו בודקת לחץ וטמפרטורה בחללית ובחליפת החלל. קיצוניים מימין מנגנון התרעה ופעמון נורות התרעה למקרי חירום. מתחת לנורות הבקרה נמצא המונה למערכת החשמל ומתחתיו אותות הבקרה ופעמון התקשורת. משמאל ללוח הבקרה מתקני פיקוח לרקטות הבלימה, הפחתת הלחץ והגברתו. כן נמצאים כאן מערכת נורות לבדיקת זמני פעילותן של מערכות החללית. אור ירוק – הכול מתנהל כשורה. אור אדום – תקלה. ליד כל נורה מצויה ידית לתיקון התקלה. מתחת ללוח הבקרה נמצא פריסקופ ומעליו אשנב לראיית האופק.
- מערכות תקשורת
בחללית מצויה מערכת תקשורת כפולה, שתי מערכות בעלות תדירות אולטרה (VHF) ותדירות גבוהה לתקשורת קולית, שני ערוצים טלמטריים המשתלבים במערכת התדירות האולטרה גבוהה ומערכת נפרדת למקרי חירום לתשדורות קול באמצעות מקלט-משדר בתדירות אולטרה ובתדירויות גבוהות.
- מערכות עזר
בחללית מצויים זרקורי מכ”מ למקרי חירום, שתי מצלמות 16 מ”מ לצילום האסטרונאוט ולוח הבקרה ומצלמת 70 מ”מ לצילום האופק. מערכות אלה מספקות אינפורמציה על מצבו של הציוד המדעי, מצב האסטרונאוט ומצב החללית במהלך טיסתה.
שיגור
לטיסות תת-מסלוליות שוגרו חלליות מרקורי בטיל מדגם רדסטון שפיתח בנסיקה כוח דחף של 32,760 טון. לביצוע טיסות מסלוליות, השתמשו בטיל מדגם אטלס ששלושת מנועיו סיפקו כוח דחף של 154,400 טון. לטיל זה 2 שלבים. בשלב הראשון 2 מנועים ובשלב השני מנוע אחד.
לפני השיגור, האסטרונאוט מתעורר בשעה 1 אחר חצות, אוכל ביצים, אומצת תה (?!) ומיץ תפוזים. שעתיים וחצי לפני השיגור הוא עובר בדיקות רפואיות אחרונות, לובש את חליפת החלל, נכנס לחללית ובודק אותה בפעם האחרונה. מעתה ועד תום הטיסה הוא מקיים קשר הדוק עם מרכז הבקרה. עם סיום הספירה לאחור, נוסקים הטיל והחללית לגובה רב. 2 דקות לאחר השיגור נשרפים מנועי השלב הראשון וניתקים. מגדל ההימלטות ניתק גם כן ובאמצעות מנוע אחד ממשיך הטיל להגביר את מהירותו. 5 דקות לאחר השיגור נפסקת פעולתו של השלב השני. החללית ניתקת ממנו, כשחלקה הפחוס מופנה קדימה באמצעות רקטות סילוניות זעירות. החללית מקיפה את כדור הארץ במסלול אליפטי שמרחקיו מהקרקע בין 256.64-160.4 ק”מ ומהירותה 29,700 קמ”ש.
נחיתה
לקראת כניסתה של החללית לאטמוספירה נורות 3 רקטות המאיטות את מהירותה של החללית (האסטרונאוט נתון אז לכוח של g12). הקצה הפחוס של החללית המצויד במעטה בידוד אבלטיבי, מופנה לעבר הקרקע. בגובה 6 ק”מ נפתח מצנח בקוטר של 1.8 מטר המאט את המהירות ומייצב את החללית. בגובה 3 ק”מ נפתח מצנח בקוטר 18.9 המאט את מהירות הצניחה ל-3 מטר בשניה. מאוחר יותר נפרש כר פלסטי באורך 1.2 מטר מתחת לחללית לספיגת זעזועי הנחיתה על המים. לאחר הנחיתה ניצת אור מבהיק בקצה העליון של החללית ומשדרי הרדאר מתחילים לעבוד. דקות מספר לאחר מכן מחולצת החללית מהמים באמצעות מסוק ומועלת על נושאת מטוסים.
טיסות ניסוי
תכנית מרקורי החלה ב-21.8.1959. מדעני החלל הציבו לעצמם כמטרה בניסיונם הראשון שיגור כפילה לא מאויישת של החללית בטיל מדגם “ליטל ג’ו” מהאי וולופס שליד חופי וירג’יניה. חצי שעה לפני השיגור נשמע לפתע רעמו של הטיל ועשן אפף את כן השיגור. כאשר העשן נמוג הטיל עמד עדיין על כנו, אך מגדל השיגור ודגם החללית נעלמו. התקלה נבעה מהצתתן בטרם עת של רקטות המילוט.
ב-9.9.1958 שוגר טיל אטלס לטווח של למעלה מ-1000 ק”מ. הטיל נשא בחרטומו תא במשקל 900 ק”ג ובו ציוד מחקר ומיזוג אוויר כדי לברר אם קיימת אפשרות להחזיר בני אדם בחיים ממסלול ארצי. הניסיון נכשל.
ב-5.10.1959 שוגר הטיל שצריך היה להזניקו ב-9.9.1958. הטיל ששמו הוסב ל”ליטל ג’ו 6″ נשא בחרטומו דגם של החללית. מטרת השיגור היתה לבחון את מערכת ההשמדה העצמית למקרה חירום. 150 שניות לאחר השיגור, בגובה 60 ק”מ הטיל הושמד.
ב-4.12.1959 שוגר הטיל ליטל ג’ו 2 ובו הקוף “סם” במסגרת ניסוי שנועד לבחון מנגנון להחזרת בני אדם מהחלל. הקוף שוגר מוואלפוס לגובה של 320 ק”מ. כעבור 39 דקות נחת ונאסף על־ידי המשחתת “בורי”. הקוף נמצא ערני ובמצב בריאות טוב, למרות שמכת הנחיתה היתה חזקה מהמצופה. משקל התא היה 1 טון. כאשר התא נותק מהטיל הקוף היה נתון לכוח של g8 ולקראת הנחיתה הכוח הגיע ל-g19. לראשו של הקוף הוצמד מכשיר מדידה העשוי לקלוט דחפים חשמליים הנוצרים על־ידי אימוץ שרירי העיניים. על־ידי מדידתם של דחפים אלה ניתן היה לקבוע את מידת הסחרחורת שהציקה לקוף. מלבד מתקן זה הוצמדו לגופו של הקוף מכשירים נוספים למדידת לחץ הדם, פעולת הלב, נשימה וחילוף חומרים. הקוף היה 3 דקות במצב של חוסר משקל. הוא אומן והורגל להיענות להוראה בצורה של אור זעיר. בשעה שנדלקת נורה המפיצה אור זה, מניף הקוף מנוף קטן הדומה למוט היגוי של מטוס.
מלבד הקוף היו בתא גם תאי עצבים של חולדה, שפופרות מבחן של תרביות חיידקים וביצי חרקים. החוקרים רצו לבחון את השפעת התאוצה, חוסר המשקל והשפעת הקרינה על בעלי חיים אלה.
שיגורו של ליטל ג’ו 5 נדחה בשל תקלות טכניות ביום אחד מה-7.11.1960 ל-8.11. שעה שהמאיץ פעל הוצתו בטעות רקטת המילוט ורקטת השילוב של מגדל ההימלטות, החלקים דבקו יחדיו ותוך תאוצה חזקה התרסקו באוקיינוס 21 ק”מ מהחוף.
מרקורי 1
ב-12.11.1960 שוגרה חללית המרקורי הראשונה היא מרקורי 1. החללית שוגרה בטיל מדגם רדסטון. השיגור נכשל. בתום הספירה המנוע החל לפעול ברעם האופייני. הטיל התרומם לגובה של 10 ס”מ ונחת על כן השיגור. ברגע זה ניתק מגדל ההימלטות מהחללית והתרומם באוויר. מספר שניות לאחר מכן נפתח המצנח. אט אט המצנח פרפר תוך תנועתו לעבר הקרקע ובעקבותיו נפתח המצנח הרזרבי שהיה בפתח המצוי בדופן החללית.
MR- 1A
ב-19.12.1960 שוגר טיל מדגם רדסטון ובו דגם של חללית המרקורי שכונה) MR- 1Aמרקורי רדסטון1A) במשקל 1 טון. הטיל נסק לגובה של 210 ק”מ. כעבור 15 דקות ו- 45 שניות התא נחת בקרבת איי בהאמה והובא לסיפונה של נושאת מטוסים.
מרקורי 2
ב-31.1.1961 שוגרה החללית מרקורי 2 ובה קוף שימפנזה בשם “ראם” לטיסה תת-מסלולית. מטרת הטיסה היתה לבדוק אם ניתן להחזיר חללית גם במקרה שהאסטרונאוטים מאבדים את הכרתם. הקוף נקשר לספה עשויה מסיבי זכוכית. לגופו של הקוף חוברו אלקטרודות לבדיקת דופק הלב, לחץ הדם, נשימה וחום הגוף. הקוף צולם על־ידי מצלמות. אותות הרדיו שנתקבלו מהחללית הוכיחו שהקוף מילא את התפקידים שהוטלו עליו. תפקידו של הקוף היה למשוך בשני מנופים, במנוף הימני כשנדלקת נורה לבנה ובמנוף השמאלי כשנדלקת נורה כחולה.
מהירותה של החללית היתה גדולה ב-335 מטר לשניה מהמתוכנן. הקוף נמצא במצב של חוסר משקל במשך 6.6 דקות במקום 49 והכוח שפעל עליו היה גדול ב-g3 מהמתוכנן. הטיסה נמשכה 16 דקות. למרות הנתונים הגבוהים מהרגיל הקוף חזר ארצה בריא ושלם. החללית נחתה בים הקריבי 200 ק”מ מאתר הנחיתה המתוכנן.
מרקורי 3
ב-25.4.1961 שוגרה מרקורי 3 על־ידי טיל מדגם אטלס ובה בובת אדם. בובה זו נבנתה כך שצרכה חמצן כמו בן־אדם ושחררה כמויות הולמות של פחמן דו־חמצני וחום. זהו מתקן שנועד לבדוק את מערכת הקיום של התא.
מטרת הטיסה היתה לבצע טיסה תת־מסלולית ארוכת טווח. מספר ימים לפני השיגור שונתה המשימה לטיסה מסלולית מלאה כשהמרחק מהקרקע הוא 160 ק”מ. החללית אמורה היתה לנחות באוקיינוס האטלנטי.
פגם במערכת האינרציה של הטיל לא העניק לו את הנטייה הדרושה להכנסת החללית למסלול הנכון. סילון אור עצום נראה בטיל ונשמעה התפוצצות. קצין הבטיחות נאלץ להפעיל את מערכת ההשמדה העצמית כ־40 דקות לאחר השיגור.
“סקירת האסטרונאוטים ומשימותיהם במרקורי”
אלן שפרד
ב־5.5.1961 שיגרה ארה”ב את אלן שפרד לטיסה תת־מסלולית. שפארד שוגר בחללית מרקורי על־ידי טיל מדגם רדסטון. לאחר ששפארד הגיע לגובה 200 ק”מ נותקה החללית מהטיל ונחתה בים. משך הטיסה 15 דקות ו-22 שניות. שפרד נפטר בשנת 1998. (לפי הגדרות הפדרציה לאסטרונאוטיקה, שפרד אמור היה להיחשב האסטרונאוט הראשון משום שיורי גגרין צנח מהקפסולה שלו ולא נחת בתוכה על הקרקע)
וירג’יל גריסום
וירג’יל גריסום, כמו אלן שפארד, שוגר לטיסה תת־מסלולית. השיגור נעשה ב־21.7.1961 באמצעות טיל מדגם רדסטון. כאשר החללית היתה בגובה 240 ק”מ חזרה ארצה ונחתה. הטיסה נמשכה 15 דקות ו-37 דקות. בנחיתה התעוררו מספר בעיות אשר כמעט גרמו למותו של גריסום. ברגע בו הגיע החללית למים נפתחה הדלת שלה בשל קצר חשמלי. הדלת היתה צריכה להיפתח מאוחר יותר. גריסום שהוכן גם למקרה כזה לא איבד את עשתונותיו וקפץ למים. כאן הורע מצבו עוד יותר. אחד הכפתורים בחליפת החלל נפתח והחליפה החלה להתמלא במים. גריסום כמעט טבע והוא ניצל בשניה האחרונה. החללית עצמה על כלל ציודה היקר שקעה במים. גריסום נהרג בשנת 1967 בפיצוץ החללית אפולו 1 על כן השיגור
ג’ון גלן
אחרי 10 דחיות, שוגר ג’ון גלן ב-20.2.1962 למסע בן 5 שעות בו הקיף את כדור הארץ 3 פעמים בחללית שכונתה 7Friendship. החללית שוגרה על־ידי טיל מדגם אטלס ושקלה 1935 ק”ג. היא הקיפה את כדור הארץ במסלול שמרחקו מהקרקע נע בין 262-161 ק”מ ובמהירות של למעלה מ-28,000 קמ”ש. במהלך הטיסה גלן ראה “חלקיקים זוהרים” שהביכו את המדענים.
בהקפה השלישית התעוררה בהלה אצל צוות הקרקע כאשר תחנת המעקב באוסטרליה קלטה אותות טלמטריה שהצביעו על כך שמגן החום הקדמי התרופף. היה חשש שהמגן עלול להשתחרר לגמרי בתחילת הכניסה לאטמוספירה. המשמעות היא שהחללית עלולה להישרף עם טייסה. ובכל זאת ניתן היה לעשות דבר מה. רקטות הבלימה היו מחוברות באמצעות רצועות הקשורות לחללית כרגיל, האסטרונאוט היה צריך לשחרר רקטות אלה לאחר שסיימו את תפקידן. עתה נאמר לגלן לא לשחרר את הרקטות כשהכוונה היא למנוע את השתחררותו של המגן. הרקטות פעלו כשורה (גלן סיפר מאוחר יותר שהתאוטה היתה כה חזקה עד שחש כאילו עמדו להודפו חזרה להוואי). במהלך הכניסה לאטמוספירה שהתרחשה לרוחב ארה”ב, הוא ייצב את החללית כמיטב יכולתו. גלן ראה שברים לוהטים של מארז רקטות הבלימה חולפים ביעף על פני חלון החללית. כל הסימנים העידו על כך שמגן החום היה מחובר כהלכה והאזהרה הכוזבת ניתנה בשל פגם במערכת ההתרעה. לאחר שגלן הועלה לסיפונה של נושאת המטוסים שמשתה אותו מהאוקיינוס, הטכנאים התקשו בפתיחת הדלת. גלן נאלץ לפוצץ את הדלת על־ידי מתקן פיצוץ מיוחד. (ג’ון גלן עדיין חי)
סקוט קרפטנר
ב-24.5.1962 שוגר האסטרונאוט סקוט קרפטנר למסלול ארצי כדי לבצע שורה של ניסויים שג’ון גלן החל בה. חללית זו שכינויה היה 7 Aurora שקלה 1925 ק”ג, הקיפה את כדור הארץ 3 פעמים במשך 4 שעות ו-56 דקות במסלול שמרחקו מהקרקע 161-269 ק”מ.
משום מה קרפטנר השתמש בשיטת טיסה בזבזנית כבר בהקפה הראשונה. שיטה זו צורכת דלק למעלה מהדרוש. מלאי הדלק התבזבז בקצב מדאיג והניסויים התאחרו. לאחר שמלאי הדלק ירד ל-% 45, קארפטנר קיבל הוראה לעבור להיגוי ידני. כאשר התכונן לנחיתה השתבש המתקן האוטומטי שנועד להטות את החללית בזווית הנכונה לקראת כניסה לאטמוספירה. קארפטנר ניסה לתקן זאת על־ידי שילוב של היגוי ידני ו”טיסה באמצעות חוט” – טיסה חצי אוטומטית. כעבור 5 שניות הפעיל את רקטות הבלימה באופן ידני כשבמיכל האוטומטי נותרו 15% ממלאי הדלק. בשל האיחור בהפעלתן של רקטות הבלימה וזווית הכניסה בלתי נכונה לאטמוספירה, החללית נחתה במרחק של 400 ק”מ מאתר הנחיתה המתוכנן. 40 דקות לאחר הנחיתה הובא קרפטנר למקום מבטחים עם מטענו היקר. (עדיין חי לפי ויקיפדיה)
וולטר שירה
וולטר שירה שוגר למסלול ארצי ב־3.10.1962 בחללית מרקורי שקיבלה את השם Sigma 7. הוא הקיף את כדור הארץ 6 פעמים בזמן של 9 שעות ו-13 דקות, במסלול שמרחקו מהקרקע 283-161 ק”מ. משקל החללית 1962 ק”ג. בטיל השיגור הותקן מנגנון הצתה אוטומטי. הודות לכך הושמטו אותן 5 שניות שבין הפעלת המצית ובין פליטת הלהבה ותימרות העשן מהטיל. 10 שניות לאחר התרוממות הטיל החל מסתמן גלגול (סיבוב סביב ציר האורך שלו) ובמשך שניות אחדות דומה היה שיש צורך להפעיל את מגדל המילוט הקבוע בראש החללית. הטיל התייצב והכניסה למסלול הארצי עברה בהצלחה מלאה.
שירה קיבל הוראות לחסוך במידת האפשר בדלק ולהניח לחללית לגלוש בחופשיות במשך כשליש מטיסתו כדי שהדלק שייחסך יהיה לו לתועלת בשעה שיפעיל את הבלמים לקראת כניסתו לאטמוספירה. הקשר עם הקרקע הופסק לזמן מה על מנת לחסוך באנרגיה חשמלית. כשסיים את ההקפה הראשונה עלתה מידת החום בגופו למעלה מהרצוי. בהקפה השניה הצליח לווסת את החום בחליפתו. היתה זו התקלה היחידה בטיסה כולה. בטיסתו הבחין שירה בחלקיקים לבנים מעין “זבובי אש” דומים לאלה שראה ג’ון גלן בטיסתו. לשירה היו צמודות שתי מצלמות, אחת לצילום העננים בשחור לבן והשניה לצילומים צבעוניים של תבליטי כדור הארץ.
חודשים מספר לפני השיגור, בחודש יולי, ארה”ב פוצצה פצצת מימן בגובה רב וכתוצאה מכך נוצרה רצועת קרינה חדשה סביב כדור הארץ. אילו נכנסה החללית לרצועה זו שירה היה נפגע ומת. (ולטר שירה נפטר בשנת 2007)
גורדון קופר
הטיסה האחרונה בתכנית מרקורי היתה ב-15.5.1963. גורדון קופר אייש חללית שקיבלה את השם 7Faith. בהתאם לתכנית, מועד השיגור אמור היה להיות ב-14.5. שתי תקלות הביאו לדחיית השיגור ביום, אחת במנוע הדיזל של אחד המתקנים בכיף קנדי והשניה במערכת הרדאר שבאי ברמודה. בשעות הראשונות לשיגור, קופר נתקל במספר קשיים קלים כמו וסת החום בחליפת החלל שלו. תקלה זו הפריע למנוחתו ולא עלה בידו לישון כמתוכנן. תקלה זו תוקנה מאוחר יותר. בשלושת ההקפות האחרונות גברה המתיחות בקרב אותם האנשים המעורבים בטיסה. בהקפה ה-20 חלה תקלה במנגנון הפיקוח האוטומטי של החללית. אור ירוק נדלק באורח בלתי צפוי. נורית אור זו נדלקת רק כאשר החללית נכנסת לאטמוספירה עם סיום טיסתה. החללית המשיכה בטיסתה ללא תקלות והתברר שכל המערכת הקשורה באור זה השתבשה. במהלך ההקפה הבאה אירע קצר ומערכת הייצוב האוטומטית נותרה ללא אספקה חשמלית. קופר נאלץ להפעיל ידנית את רקטות הבלימה האמורות להחזירו לכדור הארץ, במקום שהחללית תופעל על ידי אות רדיו מכדור הארץ. בהקפה השלישית שחרר קופר מתאו כדור בקוטר של 15 ס”מ המצויד במחזיר אור חזק. הכדור נכנס למסלול אחר. בהקפה הרביעית קופר הבחין באור המנצנץ. בחללית היו מצלמות טלוויזיה שהעבירו תמונות ממראה החללית, אך הן לא היו ברורות. קופר הקיף את כדור הארץ 22 פעם בזמן של 34 שעות ו-20 דקות. במסלול שמרחקיו מהקרקע 267-161 ק”מ. משקל החללית 1814 ק”ג. (קופר נפטר בשנת 2004)
