A Gemini–8, hivatalos megjelölése szerint Gemini VIII, az amerikai Gemini-program hatodik emberes küldetése volt. A NASA ezzel a repüléssel folytatta azon sorozatát, hogy az Apollo-programban kitűzött holdra szálláshoz szükséges műveletekről bebizonyítsa, hogy kivitelezhetők. A Gemini repülések során ekkorra már csak egyetlen kipróbálatlan művelet maradt hátra, két űrhajó összekapcsolása, azaz a dokkolás. Lényegében ez a repülés zárta a sort a kipróbálatlan műveletek között, ez után a repülés után már csak a tudás elmélyítése, a gyakorlás volt a célja a további repüléseknek.
A repülés fő célja a dokkolás volt, ezért ismét visszatértek az Agena rakétához mint céltárgyhoz, amelyet alkalmassá tettek egy dokkolószerkezettel a Gemini űrhajó fogadására. A tervek között egy háromnapos út szerepelt, mivel az összekapcsolt Gemini–Agena űrszerelvénnyel manővereket terveztek végezni, és az Agena áramellátását is a Gemini üzemanyagcellái biztosították volna, amelyek így három napra elegendő ellátmánnyal rendelkeztek a biztonsági tartalékokat nem számítva. Az Agena elérését és a dokkolást is hamarabb tervezték, mint az első sikeres randevúnál, ezúttal már 2 keringés alatt létre akarták hozni a találkozást. A dokkolás mint fő célkitűzés mellett másodlagos tervek is voltak, Dave Scott űrsétát kellett volna végezzen, majd az Agenával összekötve még egy fantomrandevút is terveztek a világűr egy kiválasztott pontjával.
A repülésre Deke Slayton a repülő személyzetekért felelős igazgató Neil Armstrong parancsnokot és Dave Scott pilótát jelölte ki. Dave Scott személyében ezen a repülésen debütált a NASA harmadik űrhajós válogatásán kiválasztott űrhajósok, az ún. Új Tizennégyek első képviselője, akiknek jelentős része később a holdutazásokon is szerephez jutott. Az űrhajósok összesen tíz kísérlet részesei lettek volna, köztük katonai kísérleteké is, és az első olyan űrsétát is tervezték számukra, ahol nem csak a korábbi kinn tartózkodás, hanem érdemi munka, illetve az arra irányuló kísérletek voltak megcélozva.
A startra 1966. március 16-án 11:41:02-kor (16:41:02 UTC) került sor. Előtte az Agena is sikeresen elstartolt és pályára állt, így nem volt akadálya, hogy egy rövid megközelítés után a két űrhajó megtalálja egymást odafenn. A gondosan kiválasztott pályákkal a Gemini lényegében automatikusan megközelítette az Agenát. Armstrong az utolsó 100 kilométeren (102 km-nél a radar jelezte az Agena befogását) irányította a Geminit, amely manőverek végén 46 méterre közelítették meg a célrakétát, ahol is megszüntették a relatív sebességkülönbséget, és egy ideig kötelékben repültek. Amikor az irányítás engedélyt adott a dokkolásra, Armstrong nagyon óvatosan, 8 centiméter/másodperces sebességgel megközelítette az Agenát, majd a két űrhajó szilárd kapcsolatban egyesült.
Szinte azonnal a világ első sikeres űrdokkolását követően vészhelyzet alakult ki. Az űrhajósok észrevették, hogy az űrhajójuk forogni kezdett a hossztengelye körül. Az irányítás korábbi figyelmeztetése alapján a legénység azt feltételezte, hogy az Agena romolhatott el, és ezért a figyelmeztetés alapján jártak el: azonnal leváltak az Agenáról. Ekkor azonban a probléma eszkalálódott, a pörgés elviselhetetlen mértékre gyorsult, elérte a másodpercenkénti egy fordulatot. Kiderült, hogy mégsem az Agena a hibás, hanem maga a Gemini űrhajó. A két űrhajós életveszélybe került (a pörgés miatt szédülés és látászavarok jelentkeztek náluk, és a folyamat végén akár meg is halhattak volna), ám végül Armstrong rendkívüli lélekjelenléttel, az elsődleges kormányrendszer lekapcsolásával és egy másik, csak a légköri visszatérésre tartogatott kormányrendszer aktiválásával elhárította a vészhelyzetet. A két kormányrendszer közötti váltás azonban azt jelentette, hogy a repülést muszáj megszakítani, és a lehető leggyorsabban le kell szállnia az űrhajónak. A hatodik keringésben végül az eredetileg tervezett Atlanti-óceán helyett a Csendes-óceánon hajtott végre kényszerleszállást az űrhajó Japán közelében, ahol az addigra odarendelt mentőalakulatok rövid idő után kiemelték az űrhajót és utasait.
Előzmények Gemini kezdetek
A Gemini-program egy átmeneti, lényegében technikai űrprogram volt, szinte önálló célkitűzések nélkül, amely azért jött létre, hogy támogassa a Kennedy elnök által bejelentett Apollo-programot, megalapozza a holdra szállást. Az Egyesült Államok és a Szovjetunió között a hidegháború részeként az 1950-es évek végén és az 1960-as évek elején elindult az űrverseny. Ez az inkább politikai, ideológiai verseny arról szólt, hogy kinek fejlettebb a gazdasága, a tudományos és kutatási potenciálja, ki tud előbb végrehajtani az akkori idők csúcstechnológiai ágazatában, az űrtevékenységben valamilyen teljesítményt. A szovjetek a Szputnyik–1 1957. október 4-i felbocsátásával megnyerték az űrverseny „első futamát”, majd onnantól kezdve egy sor más eredménnyel előzték meg az amerikaiakat (pl. állatok felbocsátása, a Hold elérése űrszondával, stb.). Az amerikaiak hiába összpontosították erőforrásaikat (és alapították meg a NASA-t, hogy visszavágjanak, sőt átvegyék a vezetést az űrben, a világ első űrhajósát, Jurij Gagarint is a szovjetek juttatták fel a Vosztok–1 fedélzetén 1961. április 12-én.
Az amerikai közvélemény számára ezek a szovjet elsőségek már-már háborús csatavesztésekként csapódtak le, és mindenki azt várta el a mindenkori kormányzattól, hogy vágjon vissza az ellenlábas szovjeteknek, és Amerika előzze meg a szovjeteket az űrtevékenységben. A Gagarin repülésével elszenvedett minden korábbinál nagyobb presztízsveszteségre az újonnan felálló Kennedy-adminisztráció azt a megoldást találta, hogy kell egy olyan szenzációsan nagy cél az űrtevékenységben, amelynek teljesítésével automatikusan eltörlik annak emlékét, hogy az első műholddal, vagy az első emberrel a szovjetek valaha vezető szerepet szereztek, és Amerikát helyezik a vitathatatlan vezető szerepbe. Több elgondolásból a holdra szállást választották, méghozzá egy évtizeden belül ilyen teljesítményként. Azonban az Apollo–program Kennedy elnök általi bejelentésekor az USA űrpotenciálja elképzelhetetlen lemaradásban volt attól, hogy a cél teljesíthető legyen. Anyagok, eszközök, eljárások tucatjait kellett még feltalálni, hogy ember juthasson a Holdra. Többek között bizonyítani kellett, hogy két űrhajó képes találkozni az űrben (űrrandevú), össze tud kapcsolódni (dokkolás), az űrhajósok ki tudnak szállni az űrhajóból, és ott munkát tudnak végezni (űrséta), illetve az emberi szervezet kibír egy akár a holdutazáshoz szükséges időtávval kalkuláló űrrepülést (hosszú távú repülések). A NASA úgy döntött, hogy ezen kérdések megválaszolását nem hagyja egyedül a szerteágazó fejlesztésekkel elindult Apollo-programra, hanem olcsóbb és hatékonyabb egy párhuzamos program, a Gemini–program elindítása és ezen művelet általa való kikísérletezése. 1961. december 17-én tehát útjára indult a Gemini–program, amelynek feladata az lett, hogy lépésről-lépésre kikísérletezzék a Hold eléréséhez szükséges űrműveleteket, míg a holdutazások technikai fejlesztései maradtak csak az Apollo–program berkein belül.
Voszhod–program
A Szovjetunióban is a Geminihez hasonló továbblépésen dolgoztak – bár teljesen titokban –, a Vosztok-program sikerei után a Szergej Koroljov vezette szovjet űrkutatás átlépett a Voszhod-programba, amelynek ugyanúgy a holdi műveletek lehetőségeinek (többszemélyes, manőverezhető űrhajó, űrrandevú, dokkolás, űrséta, stb.) kidolgozása volt a célja. Mindemellett azonban a szovjetek továbblépése más tervezési elveken alapult, és a Voszhod űrhajó nem volt manőverezhető, inkább a Vosztok űrhajó kisebb fokú átalakításából született, amely korlátozások árán, de lehetővé tette, hogy több űrhajós is helyet foglalhasson benne, illetve ráillesztettek egy légzsilipet, amellyel az űrsétá(ka)t tervezték végrehajtani. Ám az eredményeik tükrében az amerikaiak ezt nem tudták, teljesen nyíltnak vélték a versenyt.
A Voszhod–program az első próbálkozás volt több űrhajós felbocsátása, a Voszhod–1 1964. október 12-én startolt megelőzve bármiféle Gemini űrhajót. A repülés sikeres volt, az űrhajóban Vlagyimir Komarov parancsnok, Borisz Jegorov orvos és Konsztantyin Feoktyisztov fedélzeti mérnök (egyébként az űrhajó egyik tervezője) egynapos, 16 keringéses repülést teljesített. Ezzel ismét egy újabb űrbeli elsőséget (ti. az első többszemélyes űrhajó repülését) biztosítottak a Szovjetunió számára. Amerikában ezt újabb lemaradásnak könyvelhették el. Majd ezután 1965. március 18-án, öt nappal megelőzve a Gemini–3-at Bajkonurból felszállt a Voszhod–2, fedélzetén Pavel Beljajev és Alekszej Leonov űrhajósokkal, hogy egy nem különösebben hosszú – 1 nap 2 óra 2 perces időtartamú – repüléssel egy újabb űrbeli elsőséget állítsanak fel: Alekszej Leonov a világon elsőként végzett űrsétát. Amerika lemaradása látszólag még mindig fennállt a korábbi programokhoz és űrteljesítményekhez hasonlóan, a szovjetek ismét előbb mutattak be űrműveleteket, mint ők.
Amit a szovjet híradások nem adtak közre, az az volt, hogy a világ első űrsétája, illetve az azt övező űrrepülés mennyire csak félsiker volt. Leonov ugyan negyedóráig kinn volt az űrben, ám az űrhajós az űrruha hibás kialakítása miatt alig tudott visszatérni az űrhajóba, és kis híján belehalt az erőfeszítésbe (az űrruha a belső nyomástól annyira felfújódott, hogy Leonovból lényegében egy nagy Michelin-baba lett, aki nem tudott visszamászni az űrhajó zsilipjébe, ahonnan kijött, csak ha leeresztette az űrruha belső levegőjét, azt kockáztatva, hogy megfullad). A problémák később is folytatódtak: az űrkabinból is szivárogni kezdett a levegő, majd navigációs problémák miatt a fékezést kézi vezérléssel kellett kivitelezni. Ennek hatására a leszállás is több száz kilométerre a kijelölt helytől, Perm város közelében került sor. A mentőegységeknek negyvennyolc órájába telt, hogy a havas erdőből kimentsék az először halottnak hitt két űrhajóst. A félsiker miatt, illetve a főtervező Koroljov korai halála miatt a szovjetek nem is folytatták a Voszhod-programot a későbbiekben. Ezzel lehetőség nyílott, hogy a jóval fejlettebb Gemini űrhajókkal az amerikaiak átvegyék a vezetést az emberes űrhajózási projektek teljesítményeit illetően.
Előkészületi repülések
A Gemini-programot három, jól elkülöníthető részre lehet osztani a repülések alapján: egy előkészítő szakaszra, egy a program derekát jelentő érdemi kísérleti szakaszra, amikor a fő célkitűzéseket teljesítették, és egy utolsó, gyakorlási szakaszra, amikor a már végrehajtott műveleteket gyakorolták, finomították. Az első szakaszba mindössze három repülés tartozott és semmi mást nem volt hivatott teljesíteni, mint az új űrhajó repülőkészségét igazolni. A Mercury-programhoz hasonlatosan az új űrhajó és rakéta követelményeknek megfelelését ember nélküli, automata üzemmódban végrehajtott tesztekkel kívánták elvégezni, igaz eltérően az előző programtól, nagyon kevés indítás is elegendőnek látszott az eszközrendszer űrbeli alkalmazásának igazolására, ahogy kimaradtak az állatkísérletek is. Mindössze két fő komponenst kellett igazolni: egyrészről a rakéta működőképességét, az űrhajó repülőképességét és a két eszköz összeszerelt állapotban történő repülésének paramétereit, másrészről az űrhajó légköri visszatérési képességeit. A két cél mentén a teszteket ketté bontották, és két külön repülésen ellenőrizték a célok teljesülését. Ezen tesztek sikeressége volt az előfeltétele, hogy a program továbbléphessen az emberes repülésekre, majd a bonyolultabb műveletekre.