Gemini 9 (renommée Gemini 9A à la suite d'un changement de mission) est la septième mission habitée du programme Gemini et la treizième mission spatiale habitée américaine. La mission est lancée le avec à son bord Thomas Stafford , commandant de la mission, et Eugene Cernan. Cet équipage remplace Elliot See et Charles Bassett qui sont morts à l'entrainement quatre mois plus tôt à bord de leur avion à réaction T-38 en effectuant un atterrissage par mauvaise visibilité. Après le demi-échec de la mission Gemini 8, Gemini 9 en a récupéré les deux principaux objectifs : d'une part réaliser un rendez-vous spatial et s'amarrer à un engin spatial cible Agena et d'autre part effectuer une sortie extravéhiculaire avec l'AMU (Automatically Maneuvering Unit AMU), un prototype du Manned Maneuvering Unit. Mais le lancement de l'étage Agena échoue et il est remplacé par l'ATDA un petit engin spatial ne disposant pas de capacité de manœuvres. L'équipage doit par ailleurs réaliser des photographies de la lumière zodiacale, mener deux expériences portant sur les micrométéorites et réaliser deux expériences technologiques et une expérience médicale.
Une fois en orbite, l'équipage, après avoir effectué trois manœuvres pour adapter son orbite, parvient à moins de 8 mètres de l'ATDA qui a été lancé dans l'espace précédemment. Les astronautes confirment l'information fournie par des capteurs au sol à savoir que la coiffe recouvrant la pièce d'amarrage de l'ATDA est restée fixée au corps de la fusée empêchant de mener à bien l'amarrage des deux engins spatiaux. En conséquence le déroulement de la mission est modifié et deux manœuvres de rendez-vous sont réalisées en simulant les opérations qui seront effectuées par le vaisseau Apollo et le module lunaire. Le lendemain Cernan entame une sortie extravéhiculaire en restant attaché au vaisseau par un cordon. Pour se déplacer il utilise un pistolet à gaz comprimé, déjà mis en œuvre durant la mission Gemini 4. Il était prévu que Cernan enfile l'AMU fixé à l'extérieur du vaisseau puis, après avoir permuté le système d'alimentation en oxygène désormais fourni par cet équipement, qu'il s'éloigne de 45 mètres du vaisseau en restant solidaire de celui-ci par un mince câble. Mais Cernan ne parvient à enfiler l'AMU qu'en fournissant quatre ou cinq fois plus d'efforts que prévu. Le système contrôlant l'environnement de sa combinaison spatiale ne parvient pas à faire face et la visière de l'astronaute est obscurcie par la buée. Par ailleurs l'émetteur radio de l'AMU ne fonctionne pas correctement. La sortie est interrompue et Cernan réintègre l'habitacle après un séjour dans l'espace de 2 heures et 8 minutes. Le lendemain, la rentrée atmosphérique du vaisseau est déclenchée et celui-ci amerrit à seulement 700 mètres du point visé. Au cours de la mission, d'une durée de et , le vaisseau boucle 47 orbites
En 2010, la capsule est exposée au centre spatial Kennedy, en Floride, aux États-Unis.
Équipage À l'origine, l'équipage de la mission est constitué ainsi : Pilote, commandant Pilote Équipage principal Elliot See Charles Bassett Équipage de réserveThomas StaffordEugene Cernan
Mais le , Elliot See et Charles Bassett se tuent dans l'écrasement de leur T-38 alors qu'ils font une approche, par mauvaise visibilité, sur l'aérodrome de Saint-Louis dans le Missouri. Ils percutent le hangar des usines McDonnell Aircraft Corporation où est assemblé le vaisseau Gemini 9.
L'équipage de réserve devient alors titulaire tandis que l'équipe de réserve prévue pour Gemini 10 devient celle de Gemini 9 : Pilote, commandant Pilote Équipage principalThomas Stafford (2)Le nombre entre parenthèses désigne le nombre de missions spatiales antérieures, celle décrite ici incluse.Eugene Cernan (1) Équipage de réserveJim LovellBuzz Aldrin
Objectifs Gemini 9 hérite des deux objectifs principaux de Gemini 8, dont la mission a dû être écourtée : un rendez-vous et un amarrage avec un étage-cible Agena. une sortie extravéhiculaire d'un des deux astronautes.
Déroulement de la mission
Premiers essais de lancement
La mission Gemini 9 est planifiée pour le . Un lanceur Atlas-Agena doit être lancé en tant que future cible orbitale pour cette mission suivie, 100 minutes plus tard, du lanceur Titan II GLV de Gemini 9. Mais le lancement de l'étage Agena est un échec : 130 secondes après le décollage, et dix secondes avant la séparation du premier étage, un des deux moteurs principaux du premier étage Atlas dysfonctionne : la tuyère se met à s'orienter de manière aléatoire déstabilisant la trajectoire du lanceur, qui s'abîme dans l'océan Atlantique.
À la suite de cet échec, la NASA est confrontée à un problème : comment faire voler la mission Gemini 9 le plus tôt possible, sans retarder le programme Gemini et le programme Apollo ? Il n'y a plus de cible Agena disponible, et les manœuvres de rendez-vous sont capitales pour la suite du programme. Un rendez-vous avec l'étage Agena de Gemini 8, toujours sur orbite, n'est pas possible car son orbite est trop dégradée, et ne dispose plus de carburant à la suite de tests ayant suivi l'échec de Gemini 8.
Mais, à la suite de l'explosion du lanceur Atlas avant la mission Gemini 6, la NASA avait chargé McDonnell Aircraft Corporation de concevoir une autre cible à bas coût, dénommée Augmented Target Docking Adapter (ATDA). Il est décidé de créer rapidement un autre lanceur cible, constitué d'un lanceur Atlas et de cette cible ATDA.
Le problème est que la cible ATDA est dépourvue, contrairement à l'étage Agena, de tout moteur-fusée : il était prévu que - après rendez-vous - le moteur-fusée de l'Agena soit utilisé pour augmenter l'altitude de la mission, pour rendre possibles des manœuvres de rendez-vous complexes. Cela n'est plus possible, mais le reste de la mission peut rester quasiment identique. La nouvelle mission est planifiée pour le , et prend à cette occasion la dénomination de Gemini 9A, la mission étant différente.
Le , le lancement a lieu sans problème, bien que la télémétrie indique que la coiffe de protection du module d'amarrage de la cible ATDA ne s'éjecte pas correctement, ce qui compromet toute tentative d'amarrage. Le lancement de Gemini 9A, lui, souffre de défaillances dans les communications entre les ordinateurs de bord et le sol, provoquant l'annulation de son lancement et un report de 48 heures.
Lancement et premier rendez-vous thumb|right|Le lancement de Gemini 9A, le . Gemini 9A est finalement lancé le , à 08 h 39 du matin. À la troisième orbite, le rendez-vous avec la cible ATDA est effectué et Gemini 9A s'en rapproche à moins de . En s'approchant, l'équipage est en mesure de confirmer que les boulons explosifs ont fonctionné mais que les câbles de maintien, trop bien serrés, maintiennent la coiffe en place, faisant ressembler la cible ATDA à un « alligator en colère » selon l'expression de Thomas Stafford.
Des tentatives sont faites pour essayer d'enlever la coiffe : des ordres sont envoyés pour resserrer ou desserrer le collier maintenant la coiffe en place à sa base, sans succès autre que d'ouvrir ou fermer les « mâchoires » de l'alligator. Une manœuvre est envisagée où Stafford approche le vaisseau Gemini, et essaie d'enlever la coiffe avec le « nez » du vaisseau Gemini ; solution abandonnée car le nez contient les parachutes d’amerrissage qui risquent d'être endommagés dans la manœuvre. thumb|right|La cible ATDA, ressemblant à un « alligator en colère » à la suite du mauvais largage de la coiffe. Deke Slayton a rapporté que Buzz Aldrin se fait alors l'avocat d'une solution où Eugene Cernan fait une sortie extravéhiculaire (EVA), pour tenter de couper le collier avec des ciseaux chirurgicaux issus de la trousse de secours de Gemini-9A. Des tests sont faits au sol pour simuler cette solution, qui montrent des risques substantiels, étant donné les bords coupants de la coiffe, les risques d'explosion des boulons explosifs qui ne se sont pas déclenchés, et le manque total d'expérience de travaux en sortie extravéhiculaire. Slayton explique qu'il a eu du mal à maintenir Aldrin dans l'équipage de Gemini 12, Robert Gilruth – le directeur du Manned Spaceflight Center de Houston – étant inquiet de voir voler un homme pouvant imaginer une solution aussi risquée .
Toute tentative d'amarrage est abandonnée, mais les deux rendez-vous complémentaires programmés sont tout de même réalisés sans amarrage.
Second rendez-vous
Le second rendez-vous consiste à simuler la panne du radar de rendez-vous, et effectuer un rendez-vous en n'utilisant qu'un sextant, les étoiles, un ordinateur rudimentaire et une règle à calcul, pour démontrer la faisabilité d'un rendez-vous dans ces conditions. Cinq heures après le début de la mission, Stafford place le vaisseau spatial sur une orbite synchronisée à celle de la cible, c'est-à-dire possédant la même période de révolution, mais avec un apogée et un périgée différents. Pour ce faire, il effectue une poussée radiale de 35 secondes vers le bas, et l'équipage commence une série de quatre manœuvres pour se retrouver sur l'orbite de la cible ATDA.
Cela se révèle être d'une très grande difficulté puisqu'une très légère erreur peut suffire pour se perdre définitivement, ce qui rend la tâche très éprouvante intellectuellement et physiquement. Malgré cela, une orbite plus tard, soit six heures et demie après le début de la mission, Gemini 9A arrive à retrouver la cible ATDA. Les deux astronautes sont tellement épuisés, qu'une période non planifiée de repos de sept heures est accordée par Houston : il reste un rendez-vous complexe à effectuer et une sortie extravéhiculaire.
Troisième rendez-vous
Le troisième rendez-vous consiste à simuler les procédures qu'un module de commande et de service Apollo doit réaliser pour secourir un module lunaire en panne en orbite lunaire basse. Gemini doit donc faire son rendez-vous « par le haut », rendant la cible ATDA pratiquement indétectable visuellement sur le fond lumineux et brillant de la Terre. L'ordinateur de bord gérant mal les données du radar de rendez-vous dans ces conditions, c'est de nouveau à la règle à calcul et aux étoiles que ce rendez-vous est fait. Stafford place le vaisseau spatial sur une orbite quasi circulaire à d'altitude (la cible ATDA est sur une orbite circulaire de d'altitude). En trois heures, dix-sept heures après le début de la mission, ils arrivent à rejoindre la cible ATDA. Mais la procédure dure plus longtemps que prévu, ne laissant que juste assez de carburant pour la désorbitation et la rentrée dans l'atmosphère.
Mais Stafford et Cernan sont de nouveau complètement épuisés. Normalement, la sortie extravéhiculaire doit être faite dans la foulée, mais Stafford – prenant ses responsabilités de commandant – revendique une nouvelle période de repos à Houston, qui accueille cette demande presque comme une mutinerie , mais finit par l'accorder. Les deux astronautes peuvent s'endormir pour dix heures de repos.
Pendant ce temps, Houston s'interroge : la sortie extravéhiculaire doit-elle être pratiquée étant donné l'état physique des astronautes et le niveau restant de carburant ? Il est décidé que Gemini 9A passe une journée entière à dériver dans l'espace, en prenant des photos et en pratiquant des expériences mineures pour laisser à l'équipage le temps de complètement récupérer, avant de procéder à la sortie dans l'espace le troisième jour.