GT6, le rendez vous manqué

Après le vol longue durée qui a marqué l'été 1965, les Américains sont prêt pour tenter un rendez vous mécanique dans l'espace avec une cible automatique, une opération indispensable à la poursuite de la course vers la lune lorsque il faudra amarrer les CSM Apollo avec le LEM. Prévu début 1966, la mission GT6 est avancé, GT7 terminant l'année en décembre avec un vol de deux semaines la durée d'un trajet terre-lune avec marge de sécurité. Lowell et Borman resteront 14 jours en orbite sans rendez vous avec une cible (peut être avec le second étage du titan, comme aurait du le faire GT4 ou un autre REP comme sur GT5). En fait l'équipage réalisera les expériences annulées lors du vol de Conrad et Cooper. 1966 pourrait être une année avec pas moins de 6 missions (GT8 à GT13). La mission GT8 verra un rendez vous avec une cible Agena comme GT6. Ainsi amarré les deux vaisseaux seront envoyés sur une orbite plus haute. David Scott réalisera deux EVA relié à un filin de 33 m. A la place du pistolet ZIP, l'astronaute sera équipé d'un bloc propulseur avec de véritables moteurs. Le programme des missions suivantes n'est pas encore officialisé, la NASA pourrait aller jusqu'à GT15 avec dans chaque cas un rendez vous en orbite.

Gemini a été pensé pour les rendez vous en orbite. Pour cela, les ingénieurs ont recherché un système en boucle fermé dans lequel l'ordinateur doit accepter les données du radar, ordonne la manoeuvre, oriente le vaisseau et réalise l'allumage des moteurs. Les astronautes étant garant d'un système automatique. Si le radar tombe en panne ? Si l'ordinateur tombe en panne ? Les astronautes ne seront pas de simple passagers. Ils seront la redondance humaine en cas de panne matérielle. Il a été décidé d'employé un système à boucle ouverte dans laquelle le pilote doit entrer les données à l'ordinateur pour procéder à l'allumage des moteurs. Quand groupe de travail STG en 1961 a cherché à déterminer comment moderniser Mercury pour réaliser des manoeuvres dans l'espace, il est vite apparu que les rendez vous dans l'espace étaient très dangereuse pour un seul homme à bord. Un nouveau vaisseau était nécessaire avec à bord deux pilotes, un pilotant le vaisseau l'autre opérant l'ordinateur et le radar.

Quand Gemini a été conçue, le rendez vous était considéré comme un défi douteux, voire impossible. Il faut beaucoup d'énergie pour faire décoller un vaisseau spatial et contrer la gravité de la terre. Il faut encore de l'énergie pour aller d'une orbite basse à une orbite haute. D'après les lois de Keppler un vaisseau en orbite basse va plus vite qu'un autre en orbite haute. Manoeuvrer en orbite c'est ménager son énergie. Augmenter son altitude, c'est accélérer, la perdre, c'est deccellerer. L'orbite de Hohman est le moyen le plus économique de gagner une orbite plus haute ou descendre sur une orbite plus basse. La trajectoire est une courbe qui est à la fois tangente à l'orbite de départ et celle d'arrivée. Pour Gemini, 4 méthodes sont proposées: insertion directe, tangentielle, co-elliptique et premier apogée.

L'insertion directe permet de lancer le vaisseau actif juste derrière la cible en de s'en approcher au plus près grâce à ses moteurs. Dans le cas du rendez vous tangentiel, la cible est placée sur orbite circulaire et le vaisseau est lancé à la fin de la première orbite et inséré sur une orbite elliptique dont l'apogée est tangentiel à celle de la cible. A chaque orbite, l'apogée du vaisseau est augmenté pour atteindre celui de la cible à la troisième orbite. Dans cette méthode, comme le vaisseau est lancé sur une orbite tangentielle elliptique, le rendez vous a lieu à l'apogée, c'est à dire qu'un vaisseau lancé du Cap réalisera son rendez vous de l'autre coté de la terre. Si le lancement à lieu de jour, le rendez vous aura lieu de nuit. De plus, cette méthode demande d'énormes calcul assujetties à de nombreuses erreurs difficile à corriger en temps réel. La méthode co-elliptique est semblable a la méthode tangentielle dans l'approche, mais l'interception a lieu alors que le vaisseau est sur une orbite co-elliptique juste en dessous de la cible. Sur cette orbite, le vaisseau circule plus vite que la cible et s'en décale constamment. Lorsque les conditions sont bonnes, le vaisseau réalise une dernière manoeuvre dite "phase terminale" pour rejoindre la cible. La dernière méthode est le rendez vous au premier apogée. Le vaisseau est lancé directement sur une orbite dont l'apogée est à l'altitude de la cible. Très technique, cette méthode est aussi assujetti à de nombreuses erreurs et d'un calcul très complexe du moment du lancement.

En 1964, la NASA choisit la méthode du rendez vous co-elliptique. Aidé par l'astronaute Aldrin détenteur d'une thèse en doctorat sur le sujet), les ingénieurs commencent à travailler pour l'adapter à Gemini. La première expérience de rendez vous est catastrophique. GT4 essaie de manoeuvrer pour rencontrer le second étage du Titan 2. Mc Divitt utilise la technique des pilotes d'un avion intercepteur, approchant la cible par au-dessus et par derrière. Toutes les mises à feu des propulseurs qu'ils tenta ne parvint qu'à placer leur vaisseau sur une orbite toujours plus haute et toujours plus lente et à laisser filer la cible irrésistiblement. Cette approche, en arrière et au-dessus de la cible, fut baptisée "Quadrant de McDivitt", et prouva qu'elle ne pouvait réussir.

Avec la méthode co-elliptique, le rendez vous est réalisé en moins d'une heure. Cette nouvelle stratégie a plusieurs avantages. Au cours de l'approche finale, le pilote n'a qu'à contrôler manuellement la dérive latérale et à freiner pour atteindre les vitesses prescrites aux distances prescrites ; la mécanique orbitale s'occupe du reste. Plus que tout encore, cette stratégie est particulièrement efficace dans les situations critiques : panne de radar, système de contrôle en mode dégradé. Toutes les missions emporteront des piles de graphiques et d'instructions pour les procédures manuelles afin de pallier la perte éventuelle de capteurs ou d'ordinateurs. L'instant précis de l'ultime mise à feu d'approche finale peut être donnée par l'ordinateur de bord où déterminée par l'équipage en mesurant l'angle d'élévation de la cible située au devant et au-dessus. Même dans le cas d'une panne totale d'ordinateur et de perte de liaison radio avec le contrôle de mission, les astronautes pourront utiliser les graphiques pour déterminer où et quand cette importante mise à feu devrait se produire. La dernière orbite de transfert de transfert place le vaisseau "chasseur" sur une trajectoire légèrement en avant de la cible alors qu'il gagne l'altitude de la cible. Puis, à mesure que le vaisseau approche de son apogée, il ralentit en accord avec les lois du mouvement orbital et la cible commence à le rattraper, l'approche finale par le vaisseau "chasseur" se faisant par devant et légèrement par en-dessous de la cible.

Cette phase terminale a lieu juste après que la cible soit passé dans l'ombre de la terre. Le guidage a lieu en visant les étoiles. L'orbite de la cible est à 258 km d'altitude et le vaisseau est 24 km au dessous. L'approche a lieu dès que la cible passe au dessus en élévation. Le transfert (TPI Terminal Phase Initiation) a lieu quand la cible est à 27° sur l'horizon local et se tient sur un arc de cercle de 130°. Le rendez vous TPF (Terminal Phase Final).

La mission GT6 est prévue autour du 25 octobre 1965 et sera la 4eme mission habité du programme. Elle prévoit une manoeuvre très difficile, la plus difficile du programme, un rendez vous et un amarrage avec un véhicule Agena, une opération qui n'avait pu être réaliser avec GT5. La mission doit durer deux jours. L'équipage comprend Walter Schirra (Mercury Sigma 7) et Thomas Stafford du groupe 2 avec en doublure Guss Grisson et John Young (GT3).

La cible Agena sera lancé à 10 h locale du LC 14 sur une orbite à 298 km d'altitude, 28,87°. Une manoeuvre de correction durant l'ascension permettra de faire glisser le plan de l'orbite et gagner 17 mn dans la fenêtre de lancement du GT6.
GT6 sera lancé à 11 h 41 locale sur une orbite elliptique à 161-270 km, alors que l'Agena débutera sa 4eme révolution. Au passage au premier apogée, une première manoeuvre permettra de relever le périgée à 216 km. Du fait de son altitude plus basse que celle de l'Agena, sa vitesse sera plus élevée. Conséquence, elle rattrapera sa cible. La distance entre les deux véhicules sera de 260 km au 3eme apogée. Au 3eme apogée, Gemini circularisera son orbite à 270 km.
Une heure et 11 minutes plus tard, alors que le vaisseau rentrera dans l'ombre de la terre (soit 5 heures après le lancement), l'orbite sera allongé pour rejoindre celle de l'Agena. Gemini sera alors à 28 km dessous et 63 km devant l'Agena. 33 minutes plus tard, un supplément de vitesse permettra de placer Gemini sur la même orbite que l'Agena à 298 km. L'amarrage initial aura lieu au dessus des îles Hawai, quelques 6 heures après le lancement à la fin de la 4eme révolution. La procédure de RV sera réalisé avec l'ordinateur et le radar de bord. En cas de panne, c'est le sol qui prendra le relais.

Deux amarrages seront réalisés par chacun des astronautes, en condition jour et en nuit. La jonction durera 7 heures environ. La séparation sera faite 18 h 27 mn après le lancement à la 12eme révolution. Gemini se placera sur une orbite 289-298 km, laissant la cible s'éloigner de 33 km à chaque orbite. Le retour sera commandé 45 heures 10 mn après le lancement à la 29eme révolution. L'amerrissage aura lieu sur l'Atlantique.

Le premier étage du Titan 2 arrive au Cap Canaveral le 2 août suivit du second le lendemain. La mise en place sur le LC 19 a lieu les 30 et 31 août. La cabine GT6 arrive de l'usine de Mc Donnel Douglas St Louis le 4 et est dirigée vers le Pyrotechnic Bulding de la zone industrielle du KSC. Le vaisseau est équipé des systèmes pyrotechniques ainsi que des sections destinées au RV, à la récupération et à la rentrée (siéges éjectables, parachutes, ...).

Le lanceur Atlas destiné à lancer la cible Agena est arrivé au Cap en décembre 1964. La cible GATV 5002 arrive elle les 26-27 juillet. La mise en place de l'Agena et du vaisseau Gemini dans la "timber tower" a lieu le 25 août. Dans cette tour de 15 m de haut sont réalisés des tests de radio fréquence entre les deux véhicules. Le 9 septembre, GT6 est amené sur le LC19 et monté sur le lanceur Titan 2 le 16.

Une simulation complète du compte à rebours est réalisée le 7 octobre avec l'équipage à bord. Pour cette mission, la NASA réalisera deux comptes à rebours simultanée un pour GT6 et un pour l'Agena. Ils démarreront ensemble à J-3 avec le chargement en propergol du Titan à H- 12. La partie finale du décompte est à H-360 mn pour Gemini et H-530 mn pour l'Agena.