Программа Меркурий
Программа Меркурий была реализована в 1959-1963 годах. Ее целью было выведение человека в космос раньше Советского Союза. Всего было проведено шесть одиночных полетов, первый из них состоялся 5 мая 1961 года. Алан Шепард стал первым американцем в космосе, но он достиг лишь суборбитальной траектории. 20 февраля 1962 года Джон Гленн совершил первый американский орбитальный полет и стал третьим человеком в "полноценном" космосе после Гагарина и Титова.
Проект был одобрен 7 октября 1958 года, официальное объявление о нем последовало 17 декабря. Поначалу программа носила название "Проект Астронавт", однако президент Эйзенхауэр решил изменить название, чтобы в нем не было такого фокуса на пилоте. Проект включил в себя несколько уже существовавших программ военных ведомств США. Стоимость контракта составляла 20 миллионов долларов (160 миллионов 2013 года). В январе 1959 года основным исполнителем была выбрана аэрокосмическая компания МакДоналда. Некоторые части аппарата (тепловая защита, система связи, ракета для суборбитальных полетов) создавались другими компаниями. Длина аппарата составляла 3.3 метра, ширина - 1.8 метров. Вместе с аварийной системой отмены запуска длина корабля увеличивалась до 7.9 метра. Объем жилого отсека составлял 2.8 кубических метров, так что его хватало лишь на одного астронавта. К его услугам было 120 элементов управления, из них 55 электрических выключателей, 35 рычагов и 30 реле. Максимальная масса аппарата составляла 1400 килограмм. Окончательный вид аппарата менялся три раза в 1958-59 годах. Последний вариант был выбран в июле 1959 года. При этом система тепловой защиты была разработана до начала реализации программы при изучении движения боеголовок баллистических ракет в атмосфере. Система отмены запуска была разработана при нескольких беспилотных пусках. Для системы спуска в атмосфере рассматривался вариант крылатого корабля, который так и не был реализован. В разработке самого аппарата, без дополнительных систем, у МакДоннела было 600 субподрядчиков. Проверки корабля были проведены в вакуумных камерах компании и повторены на мысе Канаверал. Всего было заказано 20 аппаратов. Пять из них никогда не были запущены. Два были потеряны при проведении начальных автоматических запусков. Еще один утонул и был поднят через 38 лет со дна Атлантического океана. Некоторые аппараты были модифицированы, если их запуск откладывался или требовался более долгий полет. Было также сделано несколько макетов, не приспособленных к полету.
Для коррекции ориентации астронавт мог пользоваться иллюминатором перед собой или перископом. Для обеспечения маневров использовались двигательные установки, позволявшие реализовать трехосуню ориентацию. Управление ориентацией могло осщуствляться в трех режимах. В основном это делала бортовая система управления в автоматическом режиме. При пролете над станцией связи управление могло осуществляться по наземным командам, и в любом случае астронавт мог переключиться на ручное управление. Система экстренной отмены запуска также должна была работать в автоматическом режиме, но в левой руке астронавта при запуске находилось ручное управление отменой. Часть требований по ручному управлению были высказаны астронавтами на этапе разработки аппарата, в которой они принимали участие. В первом орбитальном полете Джон Гленн активно использовал эту возможность.
В первый отряд космонавтов было отобрано семь человек (Mercury seven). Первый американец в космосе Алан Шепард продолжил работу в NASA и участвовал в программе Аполлон. А Джон Гленн, первый проведший орбитальный полет, после него начал политическую карьеру и стал сенатором. Вообще, все астронавты первой американской программы должны были не только отправиться в космос, но и активно после этого участвовать в политической жизни страны. Во время создания аппаратов они посещали заводы и общались с рабочими. После полета они путешествовали по всей стране и даже получили по реактивному истребителю для персонального пользования. Исключительные права на истории астронавтов получило издание «Life Magazine», сотрудники которого даже могли наведываться в гости к семьям астронавтов, чтобы затем нарисовать картину патриотов и примерных отцов и мужей.
Изначально, правда, в первый отряд космонавтов могли попасть и женщины. Однако президент Эйзенхауэр ограничил выбор военными летчиками-испытателями. Поскольку в то время женщин среди них не было, поначалу было отобрано 508 кандидатов-мужчин. Такое ограничение также исключило из первого отряда Нила Армстронга, который был гражданским испытателем самолета Х-15. Дальнейшие требования включали возраст 25-40 лет, рост не более 180 сантиметров и как минимум магистерская степень в инженерии или научных областях. Из 508 всего 110 были отобраны для опроса, а из них лишь 32 отравлены на физиологические и психологические тесты. Принимались во внимание общее состояние здоровья, зрение, устойчивость к шумам, вибрации, перегрузкам, изоляции и жаре. Тренировки отобранных в отряд в основном включали те же тестирования.
Каждая миссия начиналась за месяц до полета выбором основного и запасного астронавтов. За три дня они садились на диету. Перед запуском скафандр одевался заранее, чтобы астронавт привык к кислородной атмосфере. В корабль астронавт садился за два часа до запуска, после чего начиналась его заправка кислородом. При орбитальных полетах двигатели включались за 4 секунды до отрыва, набирая тягу. Через 30 секунд астронавт испытывал самые сильные вибрации. Через 2 минуты 10 секунд отделялась первая ступень и больше не нужная система отмены запуска. По мере подъема корабль постепенно принимал горизонтальное положение и выходил на орбиту на высоте 160 километров. Это происходило через 5 минут 10 секунд после запуска. После этого аппарат разворачивался на 180 градусов, и немного вниз, чтобы иметь связь с Землей и развернуть тормозные двигатели против движения: аппарат был готов к спуску в любой момент. Орбитальный период составлял 88 минут. Для спуска двигатели отрабатывали по очереди по 5 секунд. На высоте 6400 метров раскрывался небольшой парашют для стабилизации аппарата, на высоте 3000 метров 0 основной. Все посадки производились на воду.
В целом программа была успешной – все ее пилотируемые запуски прошли успешно. Задача выигрыша в космической гонке, однако, решена не была. Алан Шепард побывал в космосе на три недели позже Юрия Гагарина (к тому же в суборбитальном полете). Джон Гленн, первый в орбитальном полете, даже не стал вторым космонавтом – его опередил Герман Титов. Наконец, последний и самый долгий полет занял 22 витка, когда Советский Союз уже реализовал 81 виток в одном полете.