Mellan NASA:s projekt Mercury , som lanserade de första amerikanska astronauterna i rymden, och Project Apollo , som landade män på månen, fanns Projekt Tvillingarna . Den 5 maj 1961 blev Alan B. Shepard Jr den första amerikanen i rymden. Tjugo dagar senare talade president John F. Kennedy till kongressen och tillkännagav målet att landa en man på månen före slutet av decenniet.
NASA hade en lång väg att gå från Project Mercury. Rymdfarkosten Mercury kunde bara rymma en astronaut och hade begränsad kapacitet. NASA designade farkosten för suborbitala och orbitala flygningar. Det längsta Mercury-uppdraget varade mindre än en och en halv dag. För att göra en resa till månen måste NASA skapa en rymdfarkost som kan stanna i rymden i mer än en vecka.
Utöver det skulle den komplexa resan till månen och tillbaka kräva mer än en pilot. Rymdfarkosten Apollo skulle behöva vara mycket större än Mercury-fordonet. Efter att ha utfört några beräkningar, fastställde NASA-ingenjörer att det var mer meningsfullt att hitta ett sätt att göra det möjligt för farkosten att docka med andra strukturer i rymden. På så sätt kunde en del av farkosten lossna från resten, landa på månen, skjuta upp från månen till en månbana och träffas och docka med resten av rymdfarkosten.
NASA-forskare beslutade att de behövde skapa ett projekt som sträcker sig mellan Merkurius och Apollo. De var tvungna att testa hur människor hanterar långvariga rymdresor. Rymdfarkosten skulle behöva kunna docka med ett annat föremål i rymden. Den nya kapseln behövde också ha mer manövrerbarhet än rymdfarkosten Mercury. Ingenjörer baserade sin design på Mercury-kapseln, men gjorde den större så att två astronauter kunde resa tillsammans. En NASA-anställd kom på namnet Tvillingarna, uppkallat efter tvillingkonstellationen.
Vad hände i Gemini-projektet och varför var dockningsmanövrar så viktiga? Fortsätt läsa för att ta reda på det.
Uppdragets målNASA identifierade tre primära uppdragsmål för Project Gemini:
Innehåll
Gemini-projektet inkluderade 12 flygningar, varav två var obemannade. NASA hade för avsikt att dessa flygningar skulle testa effekterna av långvariga rymdresor på människor. Rymdvandringar blev en viktig del av flera Gemini-uppdrag, så NASA ägnade mycket tid och kraft åt att förbättra utformningen av rymddräkter. Tidigare versioner av dräkterna var endast avsedda som reservsystem för nödsituationer. Som sådana var de inte särskilt flexibla eller bekväma.
Alla astronauterna i Gemini-programmet återvände till jorden säkert. Gemini-uppdragen inkluderade:
Hur var bärraketen för Gemini-projektet? Ta reda på det på nästa sida.
Vad händer, docka?Bränsle väger mycket. NASA stod inför ett tufft problem med Project Apollo:Om hela resan till månens yta och tillbaka använde en enda rymdfarkost, skulle den behöva bära mycket bränsle. Det innebar att fordonet (en raket) som användes för att skjuta upp rymdfarkosten Apollo i omloppsbana skulle behöva vara mycket kraftfull. Vid den tiden fastställde NASA-ingenjörer att kraftkraven för att skjuta upp ett så tungt fordon var för stora för någon av de raketer de hade. Deras lösning var att skapa rymdfarkoster som kunde docka med andra fordon. Först övervägde ingenjörerna att skjuta upp en obemannad container fylld med bränsle som en rymdfarkost kunde lägga till i omloppsbana. Senare beslutade NASA att dela upp rymdfarkosten Apollo i moduler, inklusive en månmodul (LM) som skulle kunna bära sitt eget bränsle. På så sätt kommandot och tjänstmodulen (CSM) skulle bara behöva bära det bränsle som behövs för att återvända till jorden. Ett av uppdragets mål för Project Gemini var att testa möjligheten att docka en rymdfarkost med en annan struktur för att säkerställa att denna plan för Apollo var en bra idé.
Under Project Mercury förlitade sig NASA på två olika bärraketer:en Redstone bärraket för suborbitala flygningar och en atlas fordon för orbitala. Eftersom Gemini-kapseln var större och tyngre än Mercury-kapseln var NASA tvungen att hitta en kraftfullare bärraket.
Efter att ha övervägt flera kandidater beslutade NASA att använda en modifierad interkontinental ballistisk missil (ICBM ) tillverkad av Martin Marietta (vi känner företaget som Lockheed Martin idag). Den kallades Titan II ICBM .
Titan II och Gemini-kapseln var tillsammans 108 fot lång (33 meter). Titan II använde Aerozine-50 , en 50-50 blandning av hydrazin och osymmetrisk-dimetylhydrazin, som bränsle. För ett oxidationsmedel (ett medel som gör att bränsle kan brinna), använde den kvävetetroxid . Oxidationsmedlet och hydrazinet är hypergoliska medel, vilket innebär att när du blandar de två tillsammans så antänds de.
Titan II hade två sektioner, eller stadier , som separerade vid en specifik punkt i lanseringen. Den första etappen var Titan 2-1, och den andra var Titan 2-2. Titan 2-1 innehöll två Aerojet LR-87-7 raketmotorer och producerade 430 000 pund (1 913 500 newton) dragkraft. Titan 2-2 hade en Aerojet LR-91-7 raketmotor. Den kan ge upp till 100 000 pund (445 000 newton) dragkraft.
Strax före lanseringen skulle NASA kombinera bränslet och oxidationsmedlet i det första steget av Titan II-raketen. Vid blandning antändes bränslet och fordonet och Gemini-kapseln raket in i atmosfären. Efter ungefär två och en halv minut skulle Titan 2-1 stängas av efter att ha förbrukat bränslet. Vid den tiden skulle Titan 2-2-motorn avfyras och det första steget skulle separeras från resten av fordonet och störta i havet. Väl i omloppsbana kastade Gemini-kapseln det andra steget.
NASA modifierade Titan II omfattande för att fungera som en bärraket. Ingenjörer lade till ett feldetekteringssystem som skulle varna besättningen om något gick fel före eller under en uppskjutning. De förstärkte också raketens elektriska och hydrauliska system, vilket gav backuper om de primära systemen skulle misslyckas. Andra modifieringar inkluderade att lägga till övervakningsenheter så att NASA kunde spåra raketens flygning under uppskjutningen.
Även om Titan II inte var designad för att återvända till jorden, förblev den användbar även efter att den använt upp allt bränsle. Det beror på att astronauterna tränade på att flyga i formation med det använda Titan 2-2-steget, vilket gav dem värdefull erfarenhet av att pilotera Gemini-kapseln i rymden.
Så vad fick Gemini-kapseln att fästa? Fortsätt läsa för att ta reda på det.
Orange Är du glad att du använde kvävetetroxid?Om du tittar på videor av Gemini-uppskjutningarna kommer du att märka att raketen producerar en orange ånga när den antänds. Det beror på att NASA använde kvävetetroxid som oxidationsmedel. Kvävetetroxid är klar vid kallare temperaturer, men när den värms till 59 grader Fahrenheit (15 grader Celsius) blir den orange. När den kommer i kontakt med luften avger den apelsinångor. Även om det är intressant att titta på, skulle du inte vilja ha något på dig. Kvävetetroxid är frätande , vilket betyder att det kan orsaka kemiska brännskador.
Mercury-kapseln kunde bara rymma en astronaut, så NASA var tvungen att designa en större rymdfarkost för att skicka en tvåmannabesättning upp i rymden. Den baserade mycket av kapslarnas design från Mercury-rymdfarkosten, men fördubblade inte storleken. Istället ökade NASAs ingenjörer det inre utrymmet med cirka 50 procent. Det gjorde det lite trångt för astronauterna som satt där inne. Dessutom kunde astronauterna inte resa sig och röra sig i kapseln – de var instängda på sina platser.
Kapseln var formad som en kon och var 18,6 fot (5,67 meter) hög. Vid basen var kapselns diameter 10 fot (3,05 meter) bred. Den vägde rejäla 8 490 pund (3 851 kg).
Det enda undantaget från denna situation var när en astronaut gick på en rymdpromenad. Vid den tiden trycksatte båda astronauterna sina rymddräkter. Man skulle öppna luckan ovanför sin stol för att lämna fordonet (till skillnad från Mercury-kapseln hade rymdfarkosten Gemini två luckor). Väl utanför kapseln kunde han sträcka på benen medan hans besättningskamrat stannade inne i fartyget för att lotsa fartyget.
NASA var tvungen att göra mer än att bara göra en större version av Mercury-kapseln. Mercurys manövrerbarhet i rymden var extremt begränsad, medan Gemini skulle behöva kunna docka med ett annat fordon. För detta ändamål byggde och installerade ingenjörer en retrograd sektion som innehöll åtta propeller (små raketmotorer). Denna sektion fäst på botten av Gemini-kapseln. Förutom att inrymma propellerna, innehöll denna sektion även en tank med dricksvatten, en syrgastank, ett kylvätskepumpsystem, bränsletankar, ett elkraftsystem och ett kommunikationssystem. Den retrograda sektionen förblev med rymdfarkosten Gemini tills den återinträdde, varpå rymdfarkosten kastade sektionen ut i rymden.
Innan Gemini V använde rymdfarkosten Gemini batterier för att leverera elektrisk kraft. Gemini V var den första rymdfarkosten som använde bränsleceller att generera kraft. Bränsleceller använder väte och syre för att generera elektricitet. En av fördelarna med bränslecellsystemet är att biprodukten av att generera el är vatten. Senare, på rymdfarkosten Apollo, skulle NASA skapa ett system som kunde återvinna vatten som genererats av bränslecellerna och använda det som dricksvatten.
Inuti kapseln bestod astronauternas vy av två fönster och flera displayer och kontrollpaneler. Rymdfarkostens dator analyserade data som samlats in från olika sensorer och beräknade rätt bana och kraft som behövdes för att uppnå uppdragsmålen. Kapseln innehöll också rymdfarkostens radarsystem, system för återinträde och attitydkontroll samt ett system för fallskärmslandning. Medan astronauterna kunde styra rymdfarkosten Gemini medan de var i omloppsbana, kontrollerade datorsystemet många av manövrarna genom att skicka kommandon direkt till lämpliga system.
NASA designade Gemini-kapseln för att docka med andra strukturer i rymden. Vad använde de som dockningsfartyg? Fortsätt läsa för att ta reda på det.
Escape eller Eject?Till skillnad från rymdfarkosterna Mercury och Apollo hade rymdfarkosterna Gemini inget uppskjutningssystem (LES). Istället var kapslarnas säten utkastningssäten. I händelse av en nödsituation under uppskjutningen kan astronauterna kasta ut kapseln. Först skulle luckorna öppnas, och sedan skulle en raket under sätet katapultera båda astronauterna bort från kapseln. Vid den tiden skulle utkastarsätet sätta ut en fallskärm. Systemet designades i händelse av en uppskjutningsnödsituation eller en nödsituation när man glider tillbaka vid återinträde (NASA avfärdade senare segelflygkonceptet).
För att öva dockningsmanövrar i rymden behövde NASA tillhandahålla en struktur som Gemini-kapseln kunde docka med. Lösningen var en modifierad Agena andra raketsteget. Normalt skulle Agena fungera som en del av en bärraket för en rymdfarkost. NASA modifierade det så att det också kunde bli ett dockningsfartyg. Ingenjörer designade en dockningskrage som passade på den övre änden av raketsteget och modifierade raketmotorn så att den kunde starta om efter att ha stängts av.
Med en Atlas-raket som första steg lanserade NASA det nydöpta Gemini Agena Target Vehicle (GATV ) i omloppsbana. Med hjälp av ett radiostyrt datorsystem kunde NASA markkontroll manövrera Agena till rätt omloppsbana och inriktning för att vänta på dockning från en Gemini-kapsel.
GATV hade en modell 8247 raketmotor monterad på en kardan , vilket innebär att den kan luta åt olika håll. Genom att luta raketmotorn kunde NASA kontrollera i vilken riktning fartyget rörde sig. Den använde osymmetrisk dimetylhydrazin (UDMH ) för bränsle och hämmad röd rykande salpetersyra (IRFNA ) som ett oxidationsmedel.
När de var dockade med Gemini-kapseln kunde astronauterna använda GATV:s motor för att ge extra dragkraft och flytta in i högre banor. Tillsammans kan de två fordonen röra sig hela vägen till kanten av Van Allen-bältet, ett område av strålning inom 4 000 miles från jordens yta [källa:NASA].
NASA designade GATV:s dockningskrage för att passa runt och haka i änden av Gemini-kapseln. När NASA och astronauterna väl placerade de två fartygen i samma omloppsplan manövrerade de noggrant Gemini-rymdfarkosten så att änden gick in i dockningskragen på GATV. När de väl var dockade kunde astronauterna kontrollera GATV:s system på Gemini-ATV Status Panel (ASP ).
Det första rymdskeppet som framgångsrikt dockade med en GATV var Gemini VIII i mars 1966 - under 30 minuter. I juli 1966 dockade Gemini X med två olika GATV under sitt uppdrag. Framgången innebar att NASA uppfyllde Gemini-projektets viktigaste uppdragsmål. Det innebar också att det var möjligt att landa en man på månen före slutet av decenniet. Apollo-uppdraget kunde fortsätta som det var tänkt.
NASA tänkte ursprungligen att Tvillingarna skulle landa på fast mark, men bestämde sig senare för att bara landa i vattnet. Vad fick dem att ändra uppfattning? Ta reda på det i nästa avsnitt.
Höljet av GATVFör att skydda GATV:s dockningskrage under lanseringen inkluderade NASA ett näshölje . Detta var ett skyddande hölje som passade över änden av GATV. Väl i omloppsbana var det meningen att GATV skulle kasta bort höljet. På Gemini IX-uppdraget kastades inte höljet ordentligt, och besättningen ombord på Gemini-kapseln var tvungen att avbryta sina dockningsmanövrar.
Under de tidiga planeringsstadierna av Project Gemini undersökte NASA möjligheten att designa kapseln så att den kunde landa. Mercury-kapslarna kunde bara landa säkert i vatten. För att göra det möjligt att landa på land försökte NASA designa en rymdfarkost med fasta eller indragande vingar, för att förvandla rymdfarkosten till en paraglider . Medan ingenjörer gjorde vissa framsteg mot detta mål, satte sig skärmflygarvingarna aldrig ut tillräckligt snabbt för att vara effektiva. NASA skrotade så småningom idén 1964.
Även om det till en början var en besvikelse, var bytet till ett vattenlandningssystem förmodligen det bästa. På tidiga Gemini-flygningar kontrollerade astronauter manuellt mycket av rymdfarkostens manövrar under återinträde. Trots sina bästa ansträngningar landade de vanligtvis många mil bort från sin mållandningszon. Till och med Gemini XI, som förlitade sig på rymdfarkostens datorsystem för ett automatiskt återinträde, landade 2,65 nautiska mil (4,9 kilometer) från den avsedda landningszonen. Medan en vattensträcka mitt i Stilla havet liknar en annan, krävs det en hel del precision för att landa säkert på en specifik del av landet.
Strax innan återinträde, skulle Gemini-kapseln kasta ut den retrograda sektionen, vilket bara lämnade den konformade rymdfarkosten som håller besättningen. I de flesta fall använde astronauterna kapselns kontroller för att manövrera den så att den stora, trubbiga änden var vänd mot jorden. Det var här NASA installerade Geminis värmesköld.
Spetsen på Gemini-kapseln innehöll ett fallskärmssystem. Små sprängämnen utplacerade fallskärmarna, vilket hjälpte till att bromsa kapselns nedstigning. Kapseln skulle sedan göra ett stort plask i havet och flyta tills ett räddningsfartyg kunde hämta fordonet och astronauterna.
Cyniker kan säga att NASA:s främsta motiv för rymdfarkosten Gemini var att hålla utforskning av rymden i allmänhetens ögon under åren mellan Project Mercury och Project Apollo. Även om det kan ha spelat en roll, använde NASA också Project Gemini för att samla in viktig information och bevisa att fordon i rymden kunde docka tillsammans. Utan denna erfarenhet är det tveksamt att NASA kunde ha lyckats uppnå Kennedys vision.
För att lära dig mer om rymdutforskning och andra ämnen, gå till länkarna på nästa sida.
Sätt på bromsarnaDet kanske låter konstigt, men det viktigaste bromssystemet för rymdfarkosten Gemini var jordens atmosfär. Friktionen som genererades från rymdfarkosten som rörde sig genom atmosfären med enorma hastigheter producerade intensiv värme. Utan värmeskölden på basen av rymdfarkosten Gemini skulle astronauterna inuti kapseln inte ha kunnat överleva.
