PROGRAM GEMINI, CO BYLO A MOHLO BÝT
Stručná chronologie
Když začaly na konci 50. let prestižní kosmické závody mezi Sovětským svazem a Spojenými státy, zaznamenali první úspěchy Sověti. Jako první dopravili na oběžnou dráhu satelit a jako první vyslali do kosmu člověka. V lodi Vostok 1 letěl nadporučík Jurij Alexejevič Gagarin a 12. dubna 1961 získal tu čest být prvním člověkem ve vesmíru.V USA to vyvolalo poprask. Sověti byli opět první. Americký program Mercury, který měl za cíl dopravit člověka na orbitu, dosáhl svého cíle až 20. února 1962, když Zemi oběhl na palubě Friendship 7 astronaut John Glenn. Před ním se na „skok“ podíval do kosmu 5. května 1961 Alan B. Shepard. Americká odpověď přišla ihned po letu Jurije Gagarina, zpočátku v propagandistické rovině. Prezident John F. Kennedy dal již existujícímu programu Apollo, který měl na Měsíc dopravit člověka, zelenou. Vyhlásil, že Spojené státy musí dosáhnout Měsíce před koncem 60. let.
Aby byl program Apollo úspěšný, museli nejprve Američané shromáždit některé dovednosti. Především museli dosáhnout orbitu, zvládnout delší pobyt v kosmu, dokázat vystoupit do volného kosmického prostoru (tzv. EVA, extra-vehicular activity), zvládnout přiblížení dvou těles a jejich dokování a precizní přistání lodi v předem určené lokalitě. Dosavadní loď programu Mercury mohla splnit jen první bod a sice dosažení orbity. Byla potřeba dokonalejší kosmická loď. Práce na ní se začala již během vývoje programu Mercury...
V květnu 1959 se sešla tzv. Goettova komise (Harry J. Goett byl ředitel Amesova výzkumného střediska NASA v Kalifornii), která měla za úkol pomáhat NASA v dlouhodobém plánování jejích cílů, pomáhat ve vývoji pilotovaného programu a koordinovat práci výzkumných středisek. Prvním úkolem bylo řešení pilotovaného programu, navazujícího na program Mercury. Komise koordinovala práci také tzv. Space Task Group (volně přeloženo Skupina pro kosmické lety), neboli skupině inženýrů a manažerů, která se starala o pilotované lety NASA. Jejími členy byli například Christopher Kraft (první letový ředitel NASA), Maxime Fagget (šéfkonstruktér Mercury), James Chamberlin (šéfkonstruktér Gemini) a Robert Gilruth (ředitel Space Task Group a později Střediska pilotovaných letů). Space Task Group přednesla několik nápadů na pokračovatele programu Mercury – 1) zvětšenou kabinu Mercury pro dva astronauty schopnou vydržet v kosmu tři dny, 2) zvětšenou kabinu Mercury pro dva astronauty s válcovým modulem schopným zvládnout čtrnáctidenní misi, 3) kabinu Mercury s válcovým modulem spojenými navzájem kabely. Jejich rotací se měla na orbitě vytvářet umělá gravitace.
Šlo samozřejmě jen o předběžné návrhy, kam se bude vývoj ubírat. Později se Space Task Group zaobírala problémy brzdění v atmosféře, manévrování na oběžné dráze a přistávání na padáku. Rovněž byl zahájen výzkumný program kosmické lodě druhé generace, který měl mít následující parametry: Tři místa pro astronauty, schopnost manévrů na orbitě (to Mercury neumělo) a jako způsob přistání byl dopad na padáku do moře. Na počátku září 1959 předložila firma McDonnell (výrobce Mercury) zprávu pro NASA, ve které rozebírala možnosti orbitálního manévrování, dlouhodobou orbitální misi, dosažení měsíční orbity a další. Tyto schopnosti měla mít loď Mercury po nezbytných úpravách. Space Task Group se těmito návrhy zaobírala a na jejich základě došla k vypracování dalších studií. Například se počítalo s přidáním systému manévrových trysek do Mercury, naváděcího systému a také s klapkami, pomocí nichž by mohla být kabina Mercury řízena při sestupu na Zemi.
Ukázka možných manévrů upravené lodi Mercury, vedle schematický náčrt možné podoby Mercury se vztlakovými klapkami
Během léta 1960 předložila Space Task Group dokument o možných úkolech budoucího pilotovaného kosmického programu. Primárním cílem mělo být dosažení Měsíce a jeho průzkum z orbity. Kromě toho také dokument obsahoval návrhy na vybavení Mercury vztlakovými klapkami. Bylo doporučeno, aby kabina Mercury podstoupila aerodynamické testy ve větrném tunelu. Mercury vybavená vztlakovými klapkami a se schopností řízení sestupu v atmosféře měla být „meziprogramem“, po ukončení programu Mercury a rozběhnutí jeho nástupce.
Na počátku roku 1961 konečně začaly práce na budoucím Gemini nabírat obrátky, když začala Space Task Group (potažmo hlavně Jim Chamberlin) spolupracovat s firmou McDonnell na nástupci Mercury. Zvažovaly se různé možnosti, od menších modifikací dosavadní lodě Mercury, po radikální rekonstrukci celého plavidla. Maxime Faget vznesl návrh na dvoumístnou loď a McDonnell takové návrhy obratem připravil.
V dubnu 1961 obdržel McDonnell od NASA kontrakt na zpracování studie vylepšené lodi Mercury. Tato studie mimo jiné zahrnovala umístění přístrojového vybavení pro provádění experimentů vně přetlakové části kabiny, jak bylo později použito u Gemini. V květnu téhož roku se pokusil výrobce raketových nosičů Titan II, firma Martin Marietta, přesvědčit NASA, aby si tuto raketu vybrala pro zamýšlený lunární program. Návrh byl podstoupen Space Task Group, která Titan II viděla jako možný nosič vylepšeného Mercury. Později se obě strany znovu sešly, aby prodiskutovaly finanční záležitosti.
V plánech na dvoumístnou loď se počítalo s řízeným přistáním pomocí rogalového křídla. Byly osloveny tři firmy, které měly v této oblasti zkušenosti: Goodyear Aircraft Corporation, North American Aviation a Ryan Aeronautical Company. Tyto firmy měly dodat studie použití rogalového křídla na kosmické lodi a firma s nejlepším návrhem by získala kontrakt na vývoj a výrobu takového křídla.
V létě se spolu sešli zástupci NASA a firmy McDonnell, aby prodiskutovali možnou podobu nástupce Mercury. McDonnell měl pokračovat ve vývoji dvou variant: 1) modifikované stávající Mercury se zvýšenou výdrží až osmnácti oběhů Země, 2) dvoumístná loď schopná pokročilých manévrů a náročnjších misí V této době představil Jim Chamberlin svůj návrh na cestu na Měsíc s využitím budoucího Gemini.
V srpnu 1961 dostal vyvíjený nástupnický program Mercury oficiální název Mercury Mark II. Space Task Group odeslala ředitelství NASA předbežný plán tohoto programu a oznámila firmě McDonnell, aby se připravila na reorientaci na tento nový program. 27. října tohoto roku vznikla kompletní verze programu Mercury Mark II. Plán počítal s dvoumístnou lodí (výrobce McDonnell), kterou by na orbitu Země vynášela modifikovaná raketa Titan II (výrobce Martin Marietta). Nosič Atlas-Agena B měl sloužit k dopravě stupně Agena na oběžnou dráhu, kde by sloužil jako cílové těleso pro nácvik dokování. Program Mercury Mark II měl zajistit dlouhodobé mise na oběžné dráze, osvojení schopnosti setkání a dokování dvou těles na orbitě. Měl využívat již existující hardware, jako třeba nosiče Titan II a Atlas-Agena. Výhodou měla být modularita budoucí lodi, snadná výměna přístrojů určených k provádění experimentů. Mělo být uskutečněno 12 letů, první bezpilotní ověřovací let měl být uskutečněn již v květnu 1963.
V listopadu 1961 připravil McDonnell detailní specifikace lodi Mercury Mark II. Nová loď měla disponovat například raketovou záchrannou věžičkou, nafukovací vak pro zbrždění dopadu při přistání (jakýsi airbag), adaptér schopný nést přístrojové vybavení a manévrové motory, pokročilé elektronické vybavení (počítač, radar), vystřelovací sedadla a palivové články. Až na nafukovací vak a záchrannou věžičku toto vybavení budoucí Gemini skutečně dostalo. Studie rogalového křídla předvedly proveditelnost tohoto zamýšleného přistávacího systému, kontrakt na další vývoj a výrobu prototypu získala firma North American.
Robert Gilruth, ředitel Space Task Group, nyní přejmenované na Středisko pilotovaných letů, se 7. prosince 1961 dočkal oficiálního schválení vývojového plánu programu Mercury Mark II od NASA. V prosinci se rovněž NASA a letectvo (USAF) dohodly na oficiální spolupráci. USAF získalo kontrakt na provozování raketových nosičů Titan II a Atlas-Agena. Následně NASA vydala dokument, ve kterém sumarizovala hlavní požadavky na budoucí program Gemini: 1) zvládnutí dlouhodobého letu (alespoň 14 dní) na orbitě, 2) zjistit schopnosti člověka vykonávat práce v prostředí mikrograviatce, 3) osvojit si schopnost setkání a dokování dvou těles na oběžné dráze, 4) vyvinout předstartovní procedury, které by zjednodušily koordinaci vypuštění kosmické lodi a cílového tělesa, 5) zvládnout řízené přistání na pevnině. Dále dokument specifikoval konstrukci a vlastnosti nové lodě – Mercury Mark II mělo být dvojmístné; namísto záchranné věžičky měly sloužit pouze vystřelovací sedadla; loď měla mít odpojitelný adaptér s vybavením, kterého by se bylo možné zbavit před přistáním a co nejvíce přístrojů mělo být umístěno mimo hermetizovanou kabinu.
29. prosince podepsali zástupci NASA a Ministerstva obrany dohodu, která rozdělovala pravomoci a zodpovědnost obou subjektů v programu Gemini. NASA připadla zodpovědnost za celkové plánování programu, jeho směřování, správu systémů a celkové řízení programu (vývoj lodi Gemini, vývoj systémů cílového dokovacího tělesa Agena, integraci systémů Gemini a nosiče Titan II, startovní, letové a záchranné operace, telemetrické sledování a řízení lodě na orbitě. Ministerstvo obrany pak bylo zodpovědné za nosiče Titan II a Atlas-Agena (jejich vývoj a dodávky NASA) a dále za podporu NASA při záchranných operacích.
3. ledna 1962 získal program dvoumístné lodi nový oficiální a konečný název: Gemini, neboli „blíženci“, podle znamení zvěrokruhu pocházející z latiny, neboť nová loď měla dvě místa pro astronauty, kteří seděli vedle sebe.
První veřejná ilustrace nové lodi Gemini v porovnání se starší lodí Mercury
Analýza Střediska pilotovaných letů z 5. ledna poprvé posunula plánovaný první let lodě Gemini z původního data květen 1963 na přelom července a srpna 1963. Mezi prvními třemi starty měl být rozestup šesti týdnů, zatímco další mise by startovaly ve dvouměsíčním intervalu. Poslední let programu Gemini se měl uskutečnit v dubnu, nebo květnu 1965.
19. února zadal McDonnell jako výrobce lodi Gemini první subkontrakt jinému výrobci. Šlo o kontrakt na vývoj a výrobu environmentálního systému, který měl zajišťovat regeneraci atmosféry, kotrolu teploty a pitnou vodu pro posádku. Systém měl být plně manuálně ovladatelný posádkou, v každé části letu. Kontrakt za 15 milionů dolarů získala firma AiResearch Manufactoring Company, která vyvinula stejný systém již pro loď Mercury. Další subkontrakt získala například firma North American na výrobu motorů pro orbitální manévrovací systém OAMS; Westinghouse Electric Corporation na výrobu palubního radaru určeného pro orbitální dokování, firma Minneapolis-Honeywell Regulator Company na výrobu elektronického systému řízení orbitálního manévrování, firma Thiokol Chemical Corporation na výrobu brzdných raket, firma IBM na výrobu palubního počítače.
Během března byl schválen předbežný design přistávacího podvozku kabiny.
Na konci tohoto měsíce vypracovala firma McDonnell dokument obsahující detailní informace a specifikace jak celé lodi, tak i jednotlivých podsystémů. NASA tento dokument schválila. Další dokumenty obsahující diagramy a specifikace jednotlivých podsystémů byly nabídnuty potenciálním kontraktorům.
1. května navrhl McDonnell NASA, aby byl při letu na orbitě odzkoušen palubní radar pomocí malého subsatelitu, který by si s sebou loď Gemini nesla. NASA návrh schválila a McDonnell na něm začal pracovat. Tak započal vznik tzv. REP (Radar Evaluation Pod), který použila posádka mise Gemini 5. Bohužel pokus skončil neslavně, kvůli problémům s palivovými články musela loď svůj radar vypnout a REP tak byl zbytečný.
Ve stejný den obdržela firma Lockheed kontrakt na modifikaci osmi kusů raketových stupňů Agena, aby se dly použít jako cílové těleso pro dokování (Gemini Agena Target Vehicle). Stupeň Agena měl mít schopnost dosáhnout kruhové orbity; měl být na orbitě stabilní a držet správnou orientaci; přijímat signály jak od pozemního řízení, tak od kosmické lodi; měl být schopen provádět orbitální manévry v reálném čase, nebo předem předprogramované manévry a měl vydržet na orbitě pět dní. Samotné úpravy stupně zahrnovaly: 1) modifikace pohonného systému, 2) přidání sekundárního pohonného systému, 3) přidání digitálního ovládacího systému a příslušných ovladačů pro loď Gemini, 4) přidání navigačního systému, 5) přidání dokovacího adaptéru.
4. května vydalo Středisko pilotovaných letů další analýzu programu Gemini. Zjistilo se, že vývoj rogalového křídla by mohl ohrozit plánovaný harmonogram letů (křídlo mělo dostat jako první Gemini 2), proto byl započat vývoj přistávacího padáku, jako záložního systému. Analýza dále zjistila, že se zpožďuje dodávka některých palubních systémů a tím hrozí zpoždění výroby kosmických lodí. Navzdory tomu nebyl harmonogram misí nijak upraven. Dále byl vypracován harmonogram pozemních testů a mělo se začít s výrobou nového testovacího vybavení – dvou prázdných kabin.
Kontrolou z 12. května bylo zjištěno, že rozpočet programu Gemini vzrostl z původního předpokladu 520 milionů na 744,3 milionu dolarů. Předpokládaná cena vývoje a výroby kosmické lodi byla místo původních 240,5 milionu nyní 391,6 milonu dolarů. Program nosné rakety Titan II vzrostl ze 113 milionů na 161,8 milionu dolarů. Úpravy a výroba raket Atlas-Agena zdražila z 88 na 106,3 milionu dolarů, zatímco vývoj dalších systémů (jako například rogalové křídlo) zdražil z původních 29 na 36,8 milionu dolarů. Odhadovaná cena provozu programu naopak klesla z 59 milionů na 47,8 milionu dolarů.
V druhé polovině května proběhlo testování modelu rogalového křídla poloviční velikosti ve větrném tunelu. Během testů se simulovalo rozevření křídla v různých podmínkách. Ačkoliv se při jednom testu křídlo roztrhlo, byly celkové výsledky experimentů dobré. Testy skončily uspokojivě na konci června. North American následně získal kontrakt na stavbu cvičného kluzáku pro dva muže, který by sloužil k nácviku přistání budoucích astronautů programu Gemini. Po ukončení testů zmenšeného křídla, se konaly testy křídla ve skutečné velikosti. Komise Střediska pilotovaných letů doporučila provést 33 různých úprav.
V červenci rozhodl nový šéf NASA James Webb, že nové středisko řízení letů bude v Houstonu (kde v té době sídlilo Středisko pilotovaných letů. Středisko na Mysu Canaveral, odkud se řídily lety misí Mercury, byly shledány pro nové programy Gemini a Apollo jako nevyhovující. Nové středisko mělo začít sloužit od roku 1964.
Během srpna dokončila firma McDonnell maketu celé lodi Gemini. Práce na ni začaly již v lednu, ale dokončena byla až v srpnu a to s měsíčním zpožděním kvůli úpravám, které doporučili lidé ze Střediska pilotovaných letů a astronauti. Po prohlídce této nové verze bylo dále doporučeno 167 dalších změn a úprav, takže se finální verzi makety podařilo dokončit až v listopadu.
Maketa umístěná ve firmě McDonnell, zcela vpravo dokovací prstenec cílového tělesa Agena
28. srpna bylo znovu posunuto datum prvního startu Gemini na září 1963 a to kvůli zpoždění dodávek komponentů od subkontraktorů. 14. září rozhodli plánovači, že první mise bude zaměřena na testování co nejvíce komponent, aby mohla být druhá mise již pilotovaná. Už 1. října však vyšlo najevo, že kvůli tempu výstavbu nové odpalovací rampy bude start nosné rakety Titan II GLV (Gemini Launch Vehicle) možný nejdříve v prosinci 1963.
Další komplikace přišly najevo při mýtinku manažerů Střediska pilotovaných letů 19. října. Ukázalo se totiž, že NASA zkrátila rozpočet Středisku pilotovaných letů na rok 1963 z 687 milionů dolarů na 660 milionů. Kvůli nedostatku peněz byl vážně ohrožen program rogalového křídla, vývoj dokovacího tělesa Agena a dokovacího vybavení celkově. Muselo se ihned začít s revizí programu a omezit testování jednotlivých součástí.
Během testů mezi prosincem 1962 a březnem 1963 byly zničeny dva zmenšené modely kabiny Gemini – HSTV (Half-Scale Test Vehicle) - při testu rozevření rogalového křídla ve vzduchu. Modely byly zavěšeny pod helikoptérou a ve výšce vypuštěny. Při prvním testu šlo všechno hladce, druhý test dopadl hůře, roztrhlo se křídlo a záložní padák se neotevřel. Při třetím testu se ani křídlo nepodařilo rozevřít a záložní padák se také neotevřel.
Model kabiny pro zkoušky rogalového křídla, zde je vidět jeho "velikost"
10. - 11. prosince si zástupci Střediska pilotovaných letů prohlédli model kabiny ve skuetčném měřítku – FSTV (Full-Scale Test Vehicle) – pro testy rogalového křídla. Po prohlídce palubních a kontrolních systémů a elektronického vybavení modelu, požadovali zástupci Střediska pilotovaných letů od firmy North American 24 úprav na modelu. 19. prosince provedlo letecvto (USAF) zkušební let nosiče Titan II. Krátce po startu se u rakety projevilo podélné vibrování, jako u předchozích letů, navzdory úprávám, které měly tento nedostatek odstranit. Původně se u nosiče vyskytovaly oscilace o síle až 9 g, což bylo pro NASA nepřijatelné, ta požadovala maximální hodnotu 0,25 g. Nové opatření však problémy nevyřešilo, naopak je zhoršilo a to dvojnásobně. Později se USAF podařilo pomocí změny tlaku v hlavní nádrži Titanu dosáhnout zmírnění ocilací až na hodnotu 0.5 g.
V únoru 1963 začal astronautům několikaměsíční teoretický výcvik. Seznamovali se s orbitální mechanikou a dynamikou letu, studovali astronomii, fyziku vrchních vrstev atmosféry, meteorologii a navigaci, učili se pracovat s palubními počítači a komunikačními systémy. Kromě toho studovali manuály k jejich nové lodi a seznamovali se se systémy programu Gemini přímo na místě jejich výroby. Astronauti tak navštívili například firmy McDonnell, Lockheed, Martin Marietta a Aerojet (výrobce motorů).
Začátkem března došlo ve vývoji rogalového křídla k dalekosáhlým změnám. Zkrácený rozpočet a ztráta modelů při neúspěšných testech křídla vedly k přeorientování celého programu. Křídlo sice zrušeno nebylo, ale došlo k posunutí jeho plánovaného využití. Místo druhé lodi mělo být křídlo použito až u sedmého exempláře, popřípadě až u desátého. Později se však došlo ke zjištění, že peníze na vývoj z kontraktu dojdou příliš brzy a program byl překlasifikován na pouze výzkumný. S rogalovým křídlem pro Gemini se již nepočítalo. Kontrakty s firmou North American tak byly zrušeny.
20. března došlo k ověřovacím testům tepelného štítu lodi. Ablativní štít obstál v testech velmi dobře, ve výstupní zprávě bylo napsáno, že štít dosáhl a v některých případech i přesáhl požadované zadání.
V dubnu přišel na přetřes rozpočet. Konkrétně se před Subkomisí pilotovaného kosmického programu Sněmovny reprezentantů obhajovalo navýšení rozpočtu programu Gemini. Na základě požadavku firmy McDonnell byl totiž vznesen požadavek na zvýšení rozpočtu pro výrobu lodi. Subkomise chtěla vědět, proč výrobce (tedy firma McDonnell) nepředpokládal větší náklady na vývoj a výrobu již dříve. McDonnell byl totiž vybrán pro výrobu Gemini hlavně proto, že měl rozsáhlé zkušenosti s vývojem a výrobou kosmické lodi – Mercury – a měl dobře zvládnuté postupy a technologii výroby. Jeden z vedoucích manažerů NASA, ředitel pilotovaného kosmického programu D. Brainrd Holmes, vypovídal před subkomisí. Řekl, že v době, kdy byl stanoven rozpočet, se ještě stále počítalo s pouhým rozvojem technologií použitých v programu Mercury. Bohužel se časem ukázalo, že tyto technologie jsou nedostatečné (například komunikační systém musel být vyvinout zcela nový, kvůli mnohem většímu objemu vysílaných dat mezi lodí a pozemním řízením; nebo environmentální systém, měl být použit zdvojený systém Mercury, nakonec se musel téměř celý předělat) a tedy musí být vyvinuty nové, což nutně zvýšilo rozpočet.
Kvůli neustálým zpožděním dodávek palubních systémů byla NASA nucena změnit plánovaný harmonogram letů programu Gemini. První start nové lodi byl ponechán na prosinec 1963 a měl zůstat nepilotovaný, ovšem nově se neplánovala separace od druhého stupně nosné rakety a soulodí mělo dosáhnout několika oběhů Země a pak vstoupit do atmosféry, kde by došlo ke shoření obou částí. Během této mise mělo dojít hlavně k testování nosiče a pozemního sledování (takto se také první mise naostro uskutečnila). Druhá mise již neměla být pilotovaná a mělo se jednat jen o balistický skok do kosmu. Hlavním cílem bylo testování tepelného štítu. Třetí mise byla tedy zamýšlená jako první pilotovaný let programu Gemini a měla se uskutečnit v říjnu 1964 (ve skutečnosti proběhla až v březnu 1965). Poslední let se měl uskutečnit v lednu 1967 (ve skutečnosti již v listopadu 1966).
9. května začaly ověřovací zkoušky padáku. K testům byl použit model kabiny ve skutečné velikosti vyrobený z ocelového plechu. Kabina byla shazována z letadla C-130 z výšky 6096 metrů. Během testů byl v létě zaznamenán problém se správným rozbalením padáku. Ačkoliv tyto problémy nebyly vážné a nevedly ke komplikacím s přistáním, bylo testování přerušeno, dokud se nenajde řešení. To se úspěšně podařilo najít během července a testy padáku pak dále pokračovaly.
5. července započala první fáze testu palubních systémů, které již byly namontovány ve skutečné lodi (loď číslo 1). Testy odhalily příliš mnoho problémů, 21. července byly proto přerušeny a vadné díly byly odeslány zpět výrobcům k opravě. Testy pokračovaly 5. srpna a byly bez problémů ukončeny 21 srpna. Během testů se taktéž ukázalo, že výpočetní výkon palubního počítače se nebezpečně blíží svým limitům. Původně měl totiž zajišťovat pouze přiblížení s dokovacím tělesem a řízení sestupu lodi zpět na Zemi, zatímco mu během vývoje lodi přibyly další funkce. McDonnell pověřil firmu IBM, aby počítač upravila a aby odebrala funkci orbitální navigace z počítačů pro lodě Gemini 2 a 3.
Počátkem července se testovaly skafandry G2C přímo v maketě lodi Gemini u firmy McDonnell. Zjistilo se, že skafandr se deformuje při usazení figuríny do sedadla a že kryt hledí přilby při vyklopení nahoru naráží do stropního poklopu. Skafandry byly vráceny výrobci David Clark Company, aby problémy vyřešil. Skafandry G2C byly použity v programu Gemini pouze při výcviku astronautů a nácviku práce v lodi na Zemi.
V polovině června vypracovalo Středisko pilotovaných letů návrh záložní mise za Gemini 1, pokud by náhodou první mise neuspěla. Místo plnohodnotné lodě měla letět pouze maketa vyrobená z ocelového plechu s plnohodnotným adaptérem a elektronickým vybavením pro sběr dat. Tato mise s označením Gemini 1A měla být spuštěna pouze pokud by regulérní mise Gemini 1 neuspěla.
25. srpna dokončila firma McDonnell výrobu lodě číslo 1 a spojila ji s ostatními moduly. O dva dny později začaly testy palubních systémů celé lodi, v září vibrační testy a testy v přetlakové komoře. 30. září proběhly závěrečné testy a po inspekci 1. října byla sestavená loď odeslána na kosmickou základnu Atlantic Missile Range (nyní Eastern Test Range) na mysu Canaveral.
6. září proběhl závěrečný ověřovací test prvního exempláře nosné rakety Titan II GLV. Během něj došlo k simulovanému startu – od odpočítávání, přes zážeh, separaci stupňů až po dosažení orbity. Testovaly se primární a záložní naváděcí systémy nosiče. Vyhodnocená data pak pracovníci firmy Martin předložili letectvu ke schválení. Komise letectva pak po důkladném rozboru vyhodnotila nosič jako nevyhovující, hlavně kvůli vadným elektrickým konektorům a také kvůli nedostatečné dokumentaci některých palubních systémů. Technici pak museli prověřit všech 350 konektorů, z nichž bylo skutečně 180 vadných (vyžadovaly buď vyčištění, nebo přímo výměnu). Stejnou proceduru podstoupil i druhý exemplář nosiče (s podobným výsledkem). Testy se tak musely opakovat, poslední byl ukončen 4. října.
4. října dorazila loď Gemini 1 na Atlantic Missile Range. V montážní hale Hangar AF podstoupila loď inspekci (7. října) a dále měření účinnosti palubních radiových přijímačů (VSWR, česky Poměr Stojatých Vln) – 9. října. Loď byla vyvážena přidáním závaží. Do lodi byly v listopadu po úspěšných zkouškách zpětně namontovány předtím vyndané bloky s měřícími přístroji (uložené na místě určeném pro sedadla pilotů). Poté se přítroje testovaly znovu a to až do finální zkoušky 12. února 1964.
Schéma umístění měřících přístrojů na místě sedadel
Jelikož bylo s úpravami nosiče letectvo spokojeno, schválilo jeho odeslání z testovacího střediska do kosmické základny Atlantic Missile Range na mysu Canaveral. Raketa byla 12. října otestována na případné netěsnosti v nádržích, vyvážena a nabarvena. 26. října byla odeslána do Atlantic Missile Range, kde byly její stupně rozpojeny, vztyčeny každý zvlášť vedle sebe a poté opět spojeny kabely, aby se mohl provést kontrolní zážeh a test elektronických systémů.
13. listopadu vyšla studie od manažerů programu Gemini, ve které byly popsány podmínky pro dodržení původního harmonogramu misí. Šlo hlavně o to, aby se mohla první pilotovaná mise Gemini 3 uskutečnit ještě v roce 1964. Kvůli různým zpožděním bylo toto datum totiž ohroženo. Studie především doporučovala omezit duplikátní testy kosmické lodi na mysu Canaveral. Tyto stejné testy totiž už podstupovala loď u výrobce McDonnell. Pokud by se podmínky studie podařilo splnit, mohla mise Gemini 3 proběhnout 6. listopadu 1964 (ve skutečnosti až 23. března 1965).
31. prosince 1963 proběhl další ověřovací test obou stupňů nosiče Titan II GLV, na základně Atlantic Missile Range. Původně měl být test proveden 13. prosince, ale byl odložen kvůli nedokončené montáži podpůrných systémů nosiče. 14. ledna 1964 byl odložen kvůli špatnému počasí statický zážeh motorů, úspěšně byl dokončen 21. ledna 1964. 31. ledna byly oba dosud vedle sebe stojící stupně nosiče spojeny do jednoho celku.
Statický zážeh motoru prvního stupně nosné rakety Titan II GLV
Na počátku února byl testován ve firmě McDonnell pyrotechnický systém na odstřelení poklopu v nouzových případech (katapůltáž). Poklop se odstřelil po 350 milisekundách od spuštění systému, což bylo o 50 milisekund více, než požadovalo zadání. Při pozdějších testech se tento problém pdařilo vyřešit. Rovněž byl dokončen tepelný štít pro Gemini 3, který byl dvakrát silnější, než štíty pro první dvě lodě.
Po další sérii testů lodi Gemini i nosiče Titan II GLV v druhé polovině února, které splnily očekávání, byla loď Gemini 1 konečně 5. března mechanicky spojena se svým nosičem. 10. března po testech palubních systémů byla loď spojena s nosičem také elektricky. Následoval test na zjištění možného vzájemného rušení elektronických systémů nosiče a lodě, který proběhl mezi 12. a 25. březnem. Zjistilo se při něm několik anomálií, které se po dalších testech 27. března podařilo vyřešit. 2. dubna se uskutečnil cvičný odpočet (zahrnující také plnění paliva do rakety) a o tři dny později celý simulovaný let.
Loď Gemini 1 se umisťuje na špici své nosné rakety
Nic už nebránilo vyslat novou americkou kosmickou loď do vesmíru. První mise programu Gemini se uskutečnila 8. dubna 1964 v 16.01 UTC. Nosič Titan II GLV pracoval bezchybně až do oddělení prvního stupně, kdy došlo ke ztrátě signálu (3 sekundy). Ten byl zapříčiněn ionizujícím plynem spalin z raketového motoru, takže se nejednalo o chybu nosiče. Druhý stupeň nebyl oddělen (přesně podle plánu) a loď i s ním dosáhla orbity s apogeem (nejvyšší bod orbity) 320 km. Plánováno však bylo 299 kilometrů, což způsobilo, že očekávaný samovolný vstup do atmosféry po třech a půl dnech proběhl až po čtyřech dnech. Ovšem to byla jen „kosmetická“ záležitost, samotné měření a tedy délka mise, trvalo 4 hodiny a 50 minut. Výsledkem mise bylo ujištění, že nosič Titan II GLV i loď Gemini jsou schopné plnit úkoly, pro které byly projektovány. Program Gemini se tak mohl skutečně rozjet.
První start lodi Gemini. Všimněte si oranžové barvy spalin, ta je zapříčiněna spalováním hypergolického paliva
Konstrukce lodi Gemini
Gemini dostalo od ostatních astronautů přezdívku „Gusmobile“, podle astronauta Guse Grissoma, protože jen jeho drobná postava se do lodi pohodlně vešla. Interiér totiž nebyl právě prostorný, posádka měla asi tolik místa, jako na předních sedadlech osobního automobilu. Astronauti se během letu nemohli nijak protáhnout a tak loď Gemini nebyla právě vrchol pohodlnosti.
Kabina
Kabina byla vysoká (nebo chcete-li dlouhá) 3,35 metrů a v nejširším místě měla průměr 2,32 metrů. Celkový objem kabiny byl lehce přes 2,5 krychlového metru a volný prostor pro posádku činil 1,6 krychlového metru. Hmotnost kabiny byla 1983 kilogramů. Spodek kabiny tvořil tepelný štít vyrobený z fenolové pryskyřice, která se během aerodynamického brzdění v atmosféře odpařovala.
Schéma kabiny: Pohled na přístrojovou desku, vedle pohled na sedadla astronautů
Každý astronaut měl k dispozici vlastní poklop. Ten byl přímo nad jejich hlavami. Odklápěl se ručně buď zevnitř, nebo i zvenku směrem k boku lodi. Každý poklop obsahoval i okénko, kterým astronauti viděli před sebe. Okénko bylo tvořeno třemi vrstvami – vnější vrstvy byly vyrobeny z křemičitého skla, prostřední vrstva z tvrzeného hlinitokřemičitého skla. Každá vrstva byla ošetřena proti odleskům a oslnění. Zároveň tlumila ultrafialové záření. Těsnění prováděl pás silikonové gumy mezi poklopem a kabinou. Poklopy pak měly i ochranu proti vniknutí vody dovnitř kabiny, když se otevřely po přistání do moře.
Kabinu tvořily dvě vrstvy. Vnitřní byla hermetizovaná a hostila posádku. Rám byl z titanu a byl svařovaný. Mezi vnitřní a vnější vrstvou byly uloženy různé přístroje, které posádka přímo nepotřebovala k přežití, nebo ke kontrole lodi. Povrch kabiny byl tvořen panely, které poskytují tepelnou ochranu lodi a zároveň drží na místě tvarované díly izolace. „Vlnité panely“, či rýhované panely, jsou tvořeny z 53 procent z niklu, 11 procent chromu, 9,75 procent molybdenu, 3 procent titania a malého podílu hliníku, uhlíku, boru a železa. Zvenčí jsou pokryty kermaickým nátěrem Tyto panely jsou naprosto stejné konstrukce jako u předchozí lodě Mercury.
Zde je pro představu zeleně označená hermetizovaná část kabiny
Další povrch tvořily beryliové panely, na místech, kde byly RCS trysky (reaction control system, dá se přeložit jako oreintační trysky). Ty byly rovněž pokryty kermaickým nátěrem. Na vnitřní straně pak byly opatřeny vrstvou zlata, aby lépe izolovaly od tepla.
Interiér kabiny poskytoval životní prostor pro dva astronauty. Uvnitř byl systém regenerace atmosféry, který udržoval v kabině kyslíkovou atmosféru pod tlakem 0,35 atmosféry a o teplotě 18 °C. Dále byly uvnitř kontrolní panely, které obsahovaly umělé horizonty, přepínače palubních systémů, joystick pro ruční řízení a další přístroje pro pilotáž. Mimo to měli astronauti uvnitř zásoby jídla a pití, různé přihrádky pro menší předměty jako například fotoaparáty a na palubě byly rovněž pytlíky na odpad všeho druhu a taky tzv. „blicí pytlíky“, které užila například posádka Armstrong-Scott (ti však měli na palubě jenom jeden).
Piloti seděli na vystřelovacích sedadlech firmy Weber, které sloužily jako záchranný systém pro případ havárie. Gemini totiž neměla záchrannou věžičku, jako Mercury. Křeslo se spustilo zatažením za kovové oko mezi nohama. Potom došlo k odpálení poklopu a křeslo odstartovalo 243 metrů daleko. Procedura od havárie nosiče po vystřelení posádky měla trvat nanejvýš 3 sekundy. Během selhání na startu dávala křesla slušnou šanci na přežití, ale při katapultáži během letu by byli astronauti zřejmě vystaveni proudu spalin.
Přístroje uložené mezi vnitřní hermetizovanou částí a vnějším pláštěm zahrnovaly: komunikační zařízení, řídící počítač Gemini Guidance Computer (elektronika založená na polovodičích, na rozdíl od Mercury), a další. Mezi plášti bylo rovněž místo na uložení dalších přístrojů, nutných k provádění experimentů. Každý prostor měl samostatná dvířka přístupná zvenčí, což velice urychlilo a zjednodušilo případné opravy.
Čelní úsek
„Nos“ lodi se skládal ze dvou částí, ta vrchní nazvaná stykovací, obsahovala palubní radar, aktivní stykovací uzel a stabilizační padák (průměr 5,5 metru). Během sestupu se nos odpálil a malý padáček jej odtáhl od kabiny. Zároveň došlo k vytažení hlavního padáku (25,6 metru). Tato část je tvořena titanovou kostrou pokrytou beryliovými panely, zespoda izolovanými fólií Thermoflex.
Druhá část „nosu“, která přímo přiléhá kabině je návratová část s RCS tryskami o tahu 111 N, která kromě 16 trysek obsahuje také nádrže s palivem pro trysky (CH6N2 - monometylhydrazin). Na vrchu této části byl upevněn hlavní padák. Materiál konstrukce je shodný se stykovací částí.
Adaptér
Ke kabině byl vzadu připojen adaptér, podobně jako servisní modul u Apolla. Nesl bílý kermaický nátěr a jeho konstrukce byla tvořena hliníkovými kruhy, vyztuženými podélníky z magnéziové slitiny. Plášť byl vyroben z magnéziového plechu. Skládal se z brzdného úseku a servisního úseku.
Brzdný úsek (blíže ke kabině) o délce 92 cm nesl čtyři kruhově uspořádané motory na pevné palivo určené pro brzdící manévr a také nesl 6 manévrových motorků systému OAMS (Orbit Attitude and Maneuvering System – orbitální manévrovací systém), na hypergolické palivo CH6N2, monometylhydrazin. Tyto motorky měly tah 440 N.
Servisní úsek o délce 140 cm ukrývá palivo pro systém OAMS, systém podpory života s kyslíkovými nádržemi, elektrické stříbro-zinkové baterie pro krátkodobé lety, palivové články pracující s kyslíkem a vodíkem pro delší lety. Ty však nebyly právě spolehlivé. Úsek nesl zbylých 10 motorků OAMS, z nichž 8 mělo tah 110 N a 2 měly tah 380 N. Na konci mise, před započetím brzdícího menévru, byl servisní úsek odstřelen pomocí malé tvarované nálože.
Přehledné schéma všech částí lodi Gemini, vedle schéma rozmístění motorků na kapalné palivo
Nosiče
Veškeré lety lodě Gemini obstarávaly rakety Titan II GLV (Gemini Launch Vehicle), což byla odvozená verze od vojenské mezikontinentální střely Titan II. Nosič byl dvoustupňový, první stupeň poháněl motor Aerojet LR-87 se dvěma tryskami a tahem 1913 kN. Druhý stupeň poháněl motor Aerojet LR-91 o tahu 445 kN. Oba motory spalovaly hypergolické palivo Aerozin-50 a oxid dusičitý. Raketa byla vysoká 33,2 metrů, průměr činil 3,05 metrů a hmotnost 154,2 tun. Nosnost na nízkou oběžnou dráhu činila 3600 kg.
Oproti vojenské verzi doznal nosič řadu změn. Druhý stupeň byl prodloužen, naváděcí systém byl změněn na inerciální, systém řízení letu (počítač ASC-15) byl zdvojen a byl instalován systém detekce závad. V případě havárie nosiče by povel pro přerušení mise dával operátor. Ten by vypnul motory nosiče a vyslal signál posádce, která by se následně katapultovala. Havárii se mezi personálem přezdívalo zkratkou BFRC (Big Fucking Red Cloud, velký zkurvený červený mrak).
Loď Gemini byla s nosičem spojena hliníkovým kruhem s dvaceti šrouby. Oddělení od adaptéru kosmické lodě bylo provedeno pyrotechnicky.
Pro dopravu dokovacího objektu GATV (Gemini Agena Target Vehicle) byl používán nosič Atlas-Agena, mnohem menší dokovací objekt ATDA (Augmented Target Docking Adapter) byl vynášen raketou Atlas.
