マーキュリー・アトラス9号

1962年10月3日に行われたウォルター・シラーによるマーキュリー・アトラス8号の飛行は、ほぼ完璧に近いものであったため、NASAの一部の人々は、将来の惨事を招くリスクを冒すよりも、好調なうちに撤退し、MA-8を最後のマーキュリー計画とすべきだと考えた。MA-8を最後のマーキュリー計画とすべきだという主張は、NASAは第一世代のマーキュリー計画のハードウェアを十分に活用しており、さらに長期間のミッションでリスクを冒す必要はない、むしろジェミニ計画に進むべきだというものであった。しかし、有人宇宙船センターの職員は、マーキュリー計画チームには、人間を丸一日宇宙空間でテストする機会を与えるべきだと考えていた。さらに、ボストーク1号以降に打ち上げられたソ連の単座ボストーク宇宙船はすべて1日以上滞在しており、マーキュリー9号の飛行によってマーキュリー宇宙船はソ連の宇宙船と同等のレベルに達することになる。^{[ 2 ]： 486-487}

1962年9月、NASAはマクドネル社との交渉を終え、4機のマーキュリー宇宙船（12号、15号、17号、20号）を1日ミッションに対応できる構成に改造することに合意した。宇宙船への変更点には、潜望鏡と予備のスラスタの撤去、予備バッテリーと酸素タンクの追加などが含まれていた。^{[ 1 ]： 52}

1962年11月、ゴードン・クーパーがMA-9ミッションのパイロットに選ばれ、アラン・シェパードがバックアップに選ばれた。^{[ 4 ]}

クーパーが自身のカプセルをフェイス7と名付けたのは、アトラスロケットとマーキュリーカプセルがミッションを成功裏に遂行できるという確信に基づいていたが、ワシントン・ポスト紙は、NASAの一部の職員がこの考えに懐疑的だったと報じた。^{[ 8 ]： 12-15}

MA-9に使用されたアトラスブースターにはいくつかの技術的改良が施されており、最も注目すべきは、打ち上げ時の不規則な燃焼を防ぐためのホールドダウン時間を不要にする自己着火性点火装置を備えた強化推進システムであった。マーキュリー計画の打ち上げが7回連続で成功したことで、初期の失敗は1963年初頭には遠い記憶のようになり、NASAの職員はアトラスに高い信頼を寄せており、その自信は依然として不安定な打ち上げ記録を覆い隠していた。その年最初のMSFC幹部会議（1月11日）で、ウォルター・ウィリアムズは、空軍が1962年後半の2回のアトラスFの失敗についてまだ説明していないことを指摘した。調査委員会が調査結果を発表し、アトラスDの責任を連想から除外するまで、クーパーの飛行は延期される可能性があった。シラとクーパーの飛行の間の7か月間に、アトラスDの機体が5回失敗した（そのうち1回はアトラス・アジェナ、残りは運用中のICBMテスト）。 NASAは、マーキュリー計画が近年大きな成功を収めたにもかかわらず、アトラス計画に対する警戒を緩めなかった。^{[ 2 ]： 489-490}

アトラス130Dが1月30日に工場からロールアウトされた際、配線に損傷が見つかり、修理のために送り返さなければならなかった。2月8日の最初の記者会見で、ゴードン・クーパーはブースターの問題についてはあまり知らなかったと認め、代わりにマーキュリーカプセルに加えられた改良点に焦点を当てた。1日かけて行われるミッションのために追加された多数の機器や消耗品により、フェイス7の重量は大幅に増加し、 3,000ポンド（1,400kg）を超えた。^{[ 2 ]： 490} 

3月15日、アトラスは2度目の工場出荷となり、試験を難なくクリアした。コンベアのエンジニアたちは、これが「これまでで最高の機体だ」と自信を示した。ブースターアクチュエータは、マーキュリー・アトラス8号で発生した離陸時のロール過渡現象の再発を防ぐため、わずかにオフセットされた。^{[ 2 ]： 491}前年のアトラス打ち上げ失敗後の飛行後調査の結果、130Dにいくつかのマイナーな変更が加えられた。これには、タービンブレードがケーシングに擦れて摩擦火花による爆発を引き起こすのを防ぐため、ターボポンプの内側にプラスチックライナーを追加すること、プログラマの配線を改善すること、推力部内またはその周辺で火災が発生する可能性を防ぐための追加措置などが含まれる。

改良されたMA-2エンジンは、バッフル付きインジェクターヘッドと自己着火性点火装置を備えており、不規則燃焼や離陸前のホールドダウン時間の必要性に関する懸念を解消した。そのため、130DのRCC（不規則燃焼カットオフ）センサーはオープンループで動作し、定性的な目的のみに使用された。3秒間のホールドダウン時間を行わないことで節約された推進剤により、ブースターの燃焼時間を長くすることが可能になった。マーキュリー・アトラス8号では、打ち上げ前に112ガロンの燃料が取り除かれていたため、ホールドダウンをなくしても燃焼時間を延長することは不可能であったが^{[ 9 ]}、この飛行では燃焼時間を延長するのに十分な推進剤があった。

1963年5月15日 午前8時4分13秒（米国東部標準時）^{[ 3 ]： 44、}フェイス7号は発射台14から打ち上げられた。T+60秒でアトラスロケットはピッチプログラムを開始した。その後まもなく、MA-9は最大Q値を通過した。T+2分14秒、クーパーはBECO（ブースターエンジン停止）とステージングを感じた。^{[ 1 ]： 103} 2基のアトラスブースターエンジンは取り外されていた。その後、発射脱出塔が投棄された。T+3分、キャビン内の圧力は5.5psi （38kPa ）で密閉された。クーパーは「フェイス7号は準備完了」と報告した。^{[ 2 ]： 494}  

T+5分頃にSECO（持続エンジン停止）が行われ、フェイス7は時速17,547 マイル（ 秒速7,844メートル）で軌道に投入された。宇宙船が分離して軌道姿勢に戻った後、クーパーは使用済みのアトラスが遅れて約8分間回転するのを見守った。最初の軌道でザンジバル上空を通過した際、軌道パラメータが少なくとも20周回には十分であることを知った。宇宙船が最初の軌道でメキシコのグアイマス上空を通過した時、カプセル通信員のガス・グリソムはクーパーに、地上コンピューターが「7周回できる」と告げた。^{[ 2 ]： 495}

アトラスの性能は全体的に優れていた。改良された推進システムは良好に機能し、ブースターエンジンの推力は公称値をわずかに上回った。T+55秒からT+120秒にかけて、オートパイロットゲインが公称値よりわずかに低かったため、測定可能な推進剤の揺動が発生した。ブースター電気系統の直流電圧が通常より約0.7ボルト高かったため、飛行軌道は公称値よりわずかに高くなったが、これは公称値より高いブースターエンジン性能によって相殺された。BECOはT+132秒、脱出タワーからの投棄はT+141秒、SECOはT+303秒に行われた。^{[ 1 ]： 103}

3周目の軌道開始時、クーパーは予定されていた11の実験リストを確認した。最初の任務は、キセノンストロボライト を搭載した直径6インチ（152mm）の球体を宇宙船の先端から放出することだった。この実験は、軌道上で点滅するビーコンを発見し追跡する能力をテストするために設計された。T+3時間25分、クーパーはスイッチを入れ、ビーコンが宇宙船から分離する音と感触を感じた。彼は夕暮れ時と夜側の通過時に点滅する光を見ようとしたが、見ることができなかった。4周目の軌道で、彼はビーコンを発見し、それが点滅しているのを確認した。クーパーはハワイ州カウアイ島のスコット・カーペンターに「一晩中、あの小さな悪ガキと一緒にいた」と報告した。彼は5周目と6周目の軌道でもビーコンを発見した。^{[ 2 ]： 495}

また、6周目の軌道上で、約T+9時間後、クーパーはカメラを設置し、宇宙船の姿勢を調整し、スイッチを入れて宇宙船の先端から係留気球を展開した。それは蛍光オレンジ色に塗装された直径30インチ（762mm ）のPETフィルム製の気球で、窒素ガスが充填され、アンテナキャニスターから伸びる100フィート（30m ）のナイロンラインに取り付けられていた。アンテナキャニスター内のひずみゲージは、100マイル（160km ）の近地点と160マイル（260km ）の遠地点における大気抵抗の差を測定するものだった。クーパーは気球の射出を何度か試みたが、射出は失敗に終わった。^{[ 2 ]： 496}    

クーパーは放射線実験に従事しながら、7周目でシラの軌道記録を破った。10時間後、ザンジバルの追跡ステーションはクーパーに17周の飛行が可能になったと伝えた。クーパーは赤道に対して32.55度の傾斜角で、88分45秒ごとに地球を周回していた。^{[ 2 ]： 496}

予定されていた休息時間は9周目から13周目までだった。彼は粉末状のローストビーフ粥と水を夕食に摂り、アジアの写真を撮り、宇宙船の状態を報告した。クーパーは眠くなく、9周目には飛行中最高の写真をいくつか撮影した。彼はチベット高原とヒマラヤ山脈の写真を撮った。^{[ 2 ]： 497}

飛行中、クーパーは、照明や背景条件が良ければ、道路、川、小さな村、さらには個々の家屋まで見えると報告した。これは後に、クーパーを含む2人乗りのジェミニ計画の乗組員によって確認された。クーパーは、10周目から13周目までの6時間、断続的に睡眠をとった。彼は時折目を覚まし、写真を撮ったり、状況報告を録音したり、暑すぎたり寒すぎたりする宇宙服の温度調節器を調整し続けた。^{[ 2 ]： 497}

14回目の周回で、クーパーは宇宙船の状態を評価した。酸素供給は十分であった。姿勢制御用の過酸化水素燃料は、自動タンクで69%、手動タンクで95%残っていた。15回目の周回では、彼はほとんどの時間を機器の校正と時計の同期に費やした。^{[ 2 ]： 499}

16回目の軌道で夜に入ると、クーパーは宇宙船を傾けて黄道面をゆっくりと追従させた。宇宙船の窓から黄道光と夜光層を観測した。彼はザンジバルから地球の夜側を横断してカントン島まで、これら2つの「微かな光」現象の写真を撮影した。写真は後に露出過多であることが判明したが、それでも貴重なデータが含まれていた。^{[ 2 ]： 499}クーパーは北アフリカ、アラビア半島、東インド、ビルマ、ヒマラヤ地域の写真、および太平洋とインド洋の写真をいくつか入手した。

飛行中の世界的な気象条件は非常に良好で、宇宙船が通過した地球のほとんどの地域は高気圧帯に覆われていた。過去 3 回の飛行では、西サハラと米国南西部だけが確実に雲のない状態だった。それにもかかわらず、もやと大気汚染によりクーパーの視界は妨げられた。ロサンゼルスとカルカッタ上空を通過したにもかかわらず、彼はスモッグのためにどちらの都市も見ることができなかった。^{[ 11 ]}

17回目の周回軌道の開始時、フロリダ州ケープカナベラル上空を通過する際に、クーパーはスロースキャン方式の白黒テレビ画像をマーキュリー管制センターに送信した。^{[ 12 ]}その画像には宇宙飛行士の幽霊のような姿が映っていた。ぼやけた画像にはヘルメットとホースが見えた。アメリカ人宇宙飛行士が宇宙からテレビ画像を送信したのはこれが初めてだった。^{[ 13 ]}

17周目と18周目には、クーパーは赤外線気象写真と月の入り時の地球縁の写真を撮影した。また、ガイガーカウンターによる放射線測定も再開した。18周目と19周目には歌を歌い、地球の緑に感嘆した。打ち上げから30時間が近づいていた。^{[ 2 ]： 500}

19回目の軌道で、宇宙船の0.05  g (0.5  m/s ² ) ランプが点灯し、トラブルの最初の兆候が現れた。しかし、これはインジケーターの故障であることが判明し、宇宙船は再突入していなかった。^{[ 1 ] : 13} 20回目の軌道で、クーパーはすべての姿勢読み取りを失った。21回目の軌道では、250 VA (115 V、400 Hz) のメインインバータに電力を供給するバスバーで短絡が発生した。これにより、自動安定化および制御システムは電力を失った。

21周目、日本の九州付近にいた追跡船コースタル・セントリー・ケベック号に乗船していたジョン・グレンは、クーパーが逆噴射のチェックリストを改訂するのを手伝った。システムの不具合のため、多くの手順を手動で行う必要があった。この最後の周回では、ハワイとザンジバルだけが無線通信範囲内にあったが、通信は良好だった。クーパーは、船内と宇宙服内の二酸化炭素濃度が上昇していることに気づいた。ザンジバル上空を通過する際、彼はカーペンターに「少しずつ問題が積み重なってきている」と告げた。こうした問題にもかかわらず、クーパーは終始冷静沈着だった。^{[ 2 ]： 500}

クーパーは飛行中あまり食欲がなく、予定されていたから食べただけだった。食品容器と給水器は扱いにくく、フリーズドライ食品を適切に調理できなかったため、摂取量はキューブ状の食品と一口サイズのサンドイッチに限られていた。クーパーはキューブ状の食品をあまり美味しくないと感じ、それが食欲不振の一因となった。飛行中は排尿に問題はなく、尿収集システムもうまく機能したが、狭いカプセル内で尿を保存袋に移すのは困難だった。クーパーは飛行中に何度か仮眠を取り、それぞれ約1時間続いた。加圧服が膝を圧迫して多少の不快感を感じたが、足を少し上に動かすことで軽減した。再突入の少し前に、クーパーは覚醒状態を保つためにデキストロアンフェタミン錠を服用するよう指示された。彼は飛行の残りの間、眠気を感じなかったと報告している。^{[ 14 ]}

21周目の終わりに、クーパーは再び沿岸監視衛星ケベックでグレンと連絡を取った。宇宙船が逆噴射姿勢で、手動でその姿勢を維持していると報告した。チェックリストは完了していた。グレンは逆噴射開始まで10秒のカウントダウンを行った。クーパーは宇宙船を34°のピッチダウン角に保ち、「マーク！」の合図で^逆噴射ロケットを手動で噴射した。 ^{[ 2 ]： 500、501}

クーパーは飛行中に星座と一直線になるように窓に線を引いていた。彼は後に、腕時計で噴射時間を計り、目で姿勢を維持したと語った。^{[ 15 ]}

15分後、フェイス7は 主要回収艦である空母USSキアサージからわずか4マイル（6km）の地点に着水した。自動制御がないにもかかわらず、これは当時最も正確な着水だった。フェイス7は太平洋のミッドウェー島の南東70海里（130km ）の地点に着水した。^{[ 1 ]： 277これは}北緯27度30分、西経176度15分、北緯27.500度、西経176.250度付近となる。 

着水は打ち上げから34時間19分49秒後だった。宇宙船は水中で一瞬ひっくり返ったが、すぐに元に戻った。ヘリコプターが救助隊員を降ろし、クーパーが空軍士官に海軍の空母に吊り上げられる許可を求めたことを伝えた。許可が下りた。40分後、キアサージの甲板で爆発ハッチが爆発した。クーパーはフェイス7から降りると、温かい歓迎を受けた。^{[ 16 ]}

クーパーの飛行後の医学検査では、カプセル内に一日中座っていたため、軽度の脱水症状と起立性低血圧が見られたが、それ以外に飛行による重大な影響は認められなかった。 ^{[ 1 ]： 299}

クーパーは1963年5月21日、ホワイトハウスでジョン・F・ケネディ大統領からNASA功労勲章を授与された。^{[ 17 ]}同日、彼は米国議会の合同会議でも演説を行った。^{[ 18 ]}マーキュリー9号ミッションと宇宙飛行士ゴードン・クーパーの功績は、1963年5月22日、ニューヨーク市で英雄の谷（ブロードウェイ）を紙吹雪でパレードして祝われ、何百万人もの人々が集まった。^{[ 19 ]}

MA-9ミッションの後、もう1回のマーキュリー飛行、マーキュリー・アトラス10号（MA-10）を行うかどうかについて再び議論が交わされました。これは1963年10月にアラン・シェパードが操縦する3日間、48周回のミッションとして提案されました。最終的にNASA当局はジェミニ計画に進むべき時だと判断したため、MA-10は飛行しませんでした。^{[ 20 ]}

マーキュリー計画は、その目標をすべて達成した。

フェイス7宇宙船は現在、テキサス州ヒューストンのスペースセンターヒューストンに展示されている。^{[ 21 ]}