Little Joe fue un cohete propulsor de combustible sólido utilizado por la NASA en ocho lanzamientos desde Wallops Island (Virginia) entre 1959 y 1961 para probar el sistema de escape de lanzamiento y el escudo térmico de las cápsulas del Proyecto Mercury , así como el nombre que recibió el programa de pruebas que utilizó el propulsor. El primer cohete diseñado exclusivamente para las calificaciones de naves espaciales tripuladas, Little Joe también fue uno de los vehículos de lanzamiento operativos pioneros que utilizaron el principio de agrupación de cohetes.
El nombre Little Joe se le atribuye a Maxime Faget, del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia. El nombre se debe a cuatro aletas grandes que le recuerdan a un término coloquial para referirse a un dado de cuatro en los dados . [1]
Un sucesor, Little Joe II , se utilizó para las pruebas de vuelo del sistema de escape del lanzamiento del Apolo entre 1963 y 1966.
Cuando la NASA necesitó un cohete para el Proyecto Mercury , la agencia descubrió que los cohetes Atlas costarían aproximadamente 2,5 millones de dólares cada uno y que incluso el Redstone costaría alrededor de un millón de dólares por lanzamiento. Los administradores del programa Mercury reconocieron que los numerosos vuelos de prueba iniciales tendrían que realizarse con un sistema de cohetes mucho menos costoso, por lo que la NASA diseñó el cohete Little Joe, que costó 200.000 dólares cada uno.
En enero de 1958, Max Faget y Paul Purser habían elaborado en papel con considerable detalle cómo agrupar cuatro de los cohetes Sergeant de combustible sólido , en uso estándar en la Instalación de Vuelo Wallops en Virginia, para impulsar un cono de morro tripulado por encima de la estratosfera . La efímera propuesta "High Ride" de Faget había sufrido comparaciones con el "Proyecto Adam" en ese momento, pero en agosto de 1958 William Bland y Ronald Kolenkiewicz habían vuelto a sus diseños preliminares para un grupo barato de cohetes sólidos para impulsar cápsulas modelo a escala real y de peso completo por encima de la atmósfera. A medida que las pruebas de caída de cápsulas de código estándar proporcionaban nuevos datos aerodinámicos sobre la estabilidad dinámica de la configuración en caída libre, rápidamente se hizo evidente la necesidad de datos comparables sobre la fase propulsada. Así que en octubre de 1958, un equipo de la NASA preparó nuevos diseños de ingeniería y estimaciones para el diseño mecánico de la estructura del propulsor y un lanzador adecuado.
A medida que los planos de este conjunto de cuatro cohetes empezaron a salir de sus mesas de dibujo, los diseñadores adoptaron gradualmente el apodo que le pusieron a su proyecto. Como sus primeros dibujos de sección transversal mostraban cuatro agujeros, llamaron al proyecto "Little Joe", en honor al resultado de un doble dos en los dados. [3] Aunque más tarde se añadieron cuatro círculos más pequeños para representar la incorporación de los motores del cohete Recruit, el nombre original se mantuvo. La aparición en los dibujos de ingeniería de las cuatro grandes aletas estabilizadoras que sobresalían de su fuselaje también ayudó a perpetuar el nombre que había adquirido Little Joe.
El objetivo principal de este sistema de propulsión relativamente pequeño y sencillo era ahorrar dinero, al permitir numerosos vuelos de prueba para evaluar diversas soluciones a los innumerables problemas asociados con el desarrollo de los vuelos espaciales tripulados, especialmente el problema de escapar de una explosión durante el lanzamiento. La aerodinámica de la cápsula en condiciones reales de reentrada era otra preocupación primordial. Para obtener este tipo de experiencia lo antes posible, sus diseñadores tuvieron que mantener un concepto simple del propulsor en racimo; debería utilizar combustible sólido y equipo probado existente siempre que fuera posible, y debería estar libre de cualquier sistema electrónico de guía y control.
Los diseñadores hicieron que el conjunto de cohetes Little Joe tuviera un rendimiento similar al que tendría el cohete Redstone del Ejército con la carga útil de la cápsula. Pero además de ser lo suficientemente flexible como para realizar una variedad de misiones, Little Joe podría fabricarse por aproximadamente una quinta parte del costo básico del Redstone, tendría costos operativos mucho más bajos y podría desarrollarse y entregarse con mucho menos tiempo y esfuerzo. Y, a diferencia de los vehículos de lanzamiento más grandes, Little Joe podría lanzarse desde las instalaciones existentes en Wallops Island.
En noviembre de 1958, doce empresas respondieron a las invitaciones a presentar ofertas para construir el fuselaje del Little Joe. La evaluación técnica de estas propuestas se llevó a cabo de forma muy similar a la de la nave espacial, salvo que el propio Centro de Investigación Langley se hizo cargo de la mayor parte de la carga administrativa. La División de Misiles de North American Aviation ganó el contrato el 29 de diciembre de 1958 y comenzó a trabajar inmediatamente en Downey, California , en su pedido de siete fuselajes de cohetes propulsores y un lanzador móvil.
Los objetivos principales de la misión Little Joe, tal como se vio a finales de 1958 (además de estudiar la dinámica de la cápsula a altitudes cada vez mayores), eran probar el sistema de escape de la cápsula a máxima presión dinámica, calificar el sistema de paracaídas y verificar los métodos de búsqueda y recuperación. Pero como cada grupo de especialistas que trabajaba en el proyecto buscaba adquirir datos empíricos firmes lo antes posible, se tuvieron que establecer prioridades más exactas. Los primeros vuelos tenían como objetivo asegurar mediciones de las fuerzas de impacto y en vuelo sobre la cápsula; los vuelos posteriores tenían como objetivo medir parámetros críticos a altitudes cada vez mayores de 20.000, 250.000 y 500.000 pies (6, 75 y 150 km). Los objetivos mínimos de cada toma de Little Joe podían complementarse de vez en cuando con estudios de niveles de ruido, cargas de calor y presión, separación del escudo térmico y el comportamiento de los animales que se desplazaban sobre ella, siempre que las mediciones pudieran realizarse con un mínimo de telemetría. Dado que se esperaba recuperar todas las cápsulas impulsadas por los cohetes Little Joe, las técnicas de grabación a bordo también contribuirían a la simplicidad del sistema.
Little Joe, el primero de los dos únicos sistemas de propulsión diseñados específicamente y exclusivamente para cápsulas tripuladas, fue también uno de los vehículos de lanzamiento operacionales pioneros en utilizar el principio de agrupación de cohetes. Dado que los cuatro Sergeants modificados (llamados cohetes Castor o Pollux, según la modificación) y los cuatro cohetes Recruit suplementarios estaban dispuestos para disparar en varias secuencias, el empuje de despegue variaba mucho, pero el empuje máximo de diseño era de casi 230.000 libras (1.020 kilonewtons ). Teóricamente, suficiente para levantar una nave espacial de aproximadamente 4.000 libras (1.800 kg) en una trayectoria balística a más de 100 millas (160 km) de altura, el empuje de estos motores principales agrupados debería simular el perfil de despegue en el entorno que experimentaría el Atlas tripulado. Además, la poderosa tracción explosiva adicional del sistema de escape del cohete tractor podría demostrarse en las condiciones de despegue más severas imaginables. Los ingenieros que criaron a Little Joe hasta la madurez sabían que no era un gran objeto, pero esperaban que su desgarbado cohete demostrara la legitimidad de la mayoría de los conceptos de diseño de la cápsula balística, ganándose así su propio honor. Un sucesor, Little Joe II , se utilizaría más tarde para las pruebas de vuelo del sistema de escape de la tripulación del Apolo.
El 21 de enero de 1960, la serie Little Joe de cinco vuelos reales e intentos de vuelo había agotado cuatro de los seis propulsores de prueba que North American había fabricado para la NASA y cinco cápsulas prototipo fabricadas en los talleres de Langley. Los objetivos principales de las pruebas para estos modelos propulsados por combustible sólido eran una parte integral del programa de vuelo de desarrollo llevado a cabo dentro de la NASA por el Space Task Group, con el apoyo de Langley y Wallops. Ahora solo quedaban dos propulsores Little Joe para las pruebas de vuelo de calificación. North American había fabricado siete fuselajes Little Joe, pero uno de ellos se había conservado en la planta de Downey, California, para pruebas de carga estática. STG ordenó la renovación de este séptimo fuselaje para tener tres propulsores Little Joe para el programa de vuelo de calificación. El éxito del Little Joe 1B en enero de 1960 significó que el siguiente vuelo, el sexto, que se conocería como Little Joe 5 , sería el primero en volar una cápsula Mercury real de la línea de producción de McDonnell. Al pasar de las pruebas de vuelo de desarrollo con modelos estándar a las pruebas de vuelo de calificación con la cápsula "McDonnell real", el Grupo de Tareas Espaciales se alejó de la investigación para pasar al desarrollo y se dirigió hacia las operaciones.
La numeración oficial de la misión Mercury era una designación de dos letras que correspondía al tipo de vehículo de lanzamiento, seguida de un guión y luego un dígito que indicaba el conjunto particular de objetivos de vuelo, y una letra opcional que se utilizaba para distinguir los vuelos posteriores para lograr esos objetivos. Por lo tanto, la designación oficial para el primer vuelo de Little Joe fue "LJ-1". Los vuelos no se realizaron en secuencia numérica, ya que el cronograma del proyecto se fue adaptando a medida que avanzaba. El orden real de los vuelos fue:
