机械
历史沿革
历史背景
第二次世界大战结束后，冷战开始了，巨大的铁幕在以美国和苏联为代表的东西方之间缓缓升起。为了在对抗中获得压倒性的军事实力，美国和苏联各自开始了自己的核军备扩充计划，也就是后来人们所熟知的核竞赛。但是对苏联而言，这场竞赛从一开始就阻碍重重，其中很重要的一点就是苏联缺乏核武器长距离投送能力。
尽管在苏联在1949年便制造出了自己的第一颗原子弹——比他们的美国同行仅仅晚了4年，但这颗原子弹却比广岛和长崎爆炸的美国原子弹足足大上一圈，如此的庞然大物根本不适合用飞机投放。退一步而言，就算科学家能够将核武器小型化，苏联也没有像美国那样庞大、先进的洲际轰炸机队伍和军事基地来实现全天候核战备。
如果只依靠传统的方式建设核力量，苏联显然是无法与美国相抗衡的，苏联必须考虑建设新型武器搭载平台，创造不平衡优势，为此，他们将目光放在了从纳粹德国那里缴获来的新型武器——V-2火箭上，这是人类历史上设计得第一种弹道导弹，由德国科学家韦纳·冯·布劳恩博士设计。尽管V-2在战争中造成的实质损失并不大，但它的潜力给各国科学家、战略家和军事家都留下了深刻映像。战后，美国通过回形针行动吸纳了包括冯·布劳恩在内的大批火箭工程师，顺手带走了几乎所有的V-2火箭成品，而苏联只获得了部分半成品与设计资料，但是，苏联依然凭借自身的努力，完成了对V-2的仿制和改进工作，并从中获得了宝贵的经验，为苏联自主生产和制造火箭奠定基础。
1957年5月，苏联研制出了世界上第一枚洲际弹道导弹R-7，讽刺的是，R-7使用的液体发动机加注过程繁琐，却无法长期贮存燃料，因此不适合作为核导弹使用，但是它独特的结构设计和优良性能令它在航天领域大放异彩。1957年10月，在首飞短短5个月后，一枚经过改装的R-7火箭在拜科努尔发射场再度升空，火箭上搭载了世界上第一颗人造卫星人造地球卫星1号（又译：斯普尼克1号，俄语：Спутник-1，英语：Sputnik1）。
人造地球卫星1号令大洋彼岸的美国大为震惊，此时他们自己的卫星计划还在因为陆军和海军扯皮而处于拖延状态。人造地球卫星1号从太空中传来的无线电信号令华盛顿的政客们猛然惊醒：他们意识到卫星的巨大价值，手忙脚乱地开始了发射的准备工作，并在短短1个月内拿出了成果：1957年11月，美国海军尝试发射自己的第一枚人造卫星先锋TV3号（VanguardTV3），然而结果却几乎是自取其辱——当天有数万美国民众通过电视直播观看了发射实况，他们眼睁睁地看见自己的火箭点火并缓缓升起，随后静滞、坠地爆炸，这次失败令舆论嘘声一片，海军的颜面几近扫地。
与此同时，美国陆军的探险者项目（ExplorersProgram）正如火如荼地开展，但是直到1958年1月最后一天才发射了美国的第一颗人造卫星探险者1号（Explorer1），而这时一切都已经太晚了，苏联人已在航天领域获得全面领先：早在1957年11月——也就是先锋VT3失败的同时，在时任最高领导人赫鲁晓夫的鼎力支持下，苏联发射了人造地球卫星2号（又译：斯普尼克2号，俄语：Спутник-2，英语：Sputnik2），而它令美国人大感懊丧的原因并非是在发射时间上占了优势，而是因为斯普尼克2号搭载了乘客——一条名叫莱卡（Laika）的雌性混种犬，这令苏联先于美国拿到了宝贵的生物实验数据，为将来载人航天预作准备。
计划启动
在航天领域两度落后于苏联的美国人心有不甘，即刻着手开展了新的发射计划，这一回他们打算赶在苏联人前面，将第一名宇航员送入太空。
为了达成这个目标，当时新成立不久的美国国家航空航天局从美国军方那里接过载人航天的大旗，开始了设计和规划。1958年10月7日第一个载人航天计划正式通过，并于同年的12月17日对外公开。该计划原名宇航员计划（ProjectAstronaut），但是时任美国总统艾森豪威尔认为这个名字容易让人把注意力放在驾驶员身上，继而产生误解，于是依据古代神话将其更名为水星计划，如此一来既和之前的木星号火箭（Jupiter，名字源于古罗马主神朱庇特）、宇宙神火箭（Atlas，名字源于古希腊擎天神阿特拉斯）等相互对应，也明确了此后美国航天任务大部分以古代神话传说来命名的传统。
计划过程
让我们来想象一下：在探索太空新疆界方面，美国曾在技术上落后于它的竞争对手前苏联。幸运的是，您从110名合格的飞行员里被选中，成为进入太空的七人小组中的一员。为了这次任务，您在生理和心理两方面都经受了长时间的训练，并且也曾经看过很多即将载人进入太空的这类火箭的爆炸。然而现在，您就坐在装满爆炸性燃料的火箭顶端，指挥部正在倒计数。全世界都在电视上关注着您。几分钟之后，您可能已经置身于太空，也可能已死于一场大爆炸，没有回头的可能了。第一个太空项目的命运就由您来决定是否能够顺利进行。
事实上，这就是1961年5月5日，当宇航员艾伦·B·谢泼德迈进他的自由7号太空舱，成为美国“飞天第一人”时的情形。自由7号是美国的首个太空项目——水星计划——的第一次飞行。
如果您没有经历过那个时代，那么很可能会难以理解这个太空项目以及这些宇航员的重要意义。美国当时正处于与前苏联的冷战中，这两个国家正在争夺对太空的控制权，前苏联首先将人造卫星Sputnik送入了太空。尽管美国人在竞争中落后了，但水星计划的完成为后来人类登上月球并最终赢得太空竞赛打下了基础。
鉴于当时与苏联竞争的紧迫形势，该计划的基本指导思想是尽可能利用已经掌握的技术和成果，以最快的速度和简单可靠的方式抢先把人送上天。然而当苏联于1961年4月12日把航天员加加林送上天并成功地完成轨道飞行时，“水星”计划尚处于无人试验阶段，直到1962年才进行首次载人轨道飞行。“水星”计划于1963年结束，共完成25次飞行试验，其中包括4次动物飞行，2次载人弹道飞行，4次载人轨道飞行，耗资约4亿美元。
为了争取美苏这场太空竞赛的第一，美国的工程师们做了很大的努力。可“水星”计划早期的实验并不顺利，而且还发生了多次事故。1961年春季这种情况似乎有了好转，1月和3月的两次实验都取得了良好的成果。为了在太空竞赛中抢先一步，太空任务小组提议提前进行载人航天飞行，但火箭专家冯·布劳恩却坚持要按原计划进行。4月12日，加加林实现太空飞行后，时间显得更加紧迫。
1961年5月5日上午9:34，自由7号飞船从卡纳维拉尔角空军基地5号发射复合体升空，上面搭载了美国宇航员艾伦·谢泼德。在短短120秒内，助推的水星-红石3火箭将飞船加速至6.3G，沿预定轨道飞行。2:22GET（GroundElapsedTime，即发射后时间，下同），自由7号顺利进入亚轨道，艾伦·谢泼德成为第一位进入太空的美国人，在地面等待的人们收听到了这位宇航先驱从无线电中发回的话语：
“多么美丽的景色啊（Whatabeautifulview）。”
15:22GET，自由7号返回舱溅落在距发射场486千米（302英里）外的大西洋中，并被在此盘旋的直升机整体拖吊，运至等候已久的尚普兰湖号航空母舰（USSLakeChamplain，CV-39）上。在那里，谢泼德接受了水兵们英雄般的欢迎。
这次飞行被赫鲁晓夫戏称为“跳蚤的一跃”，因为谢泼德并没有进入绕地轨道，他的飞行其实更像是抛物线运动，仅仅在在亚轨道飞了15分22秒。之后NASA（美国国家航空航天局）又进行了几次亚轨道和轨道飞行试验，对轨道飞行进行了充分的验证。1962年2月20日，航天员约翰·H·格林乘坐“友谊7号”飞船终于实现了美国人的航天梦。此后，水星号又进行了3次太空飞行。
“水星”计划期间，美国太空总暑的太空人班底是“原始七人组”，所以每一次飞行任务的命名尾数都是七。例如，1961年5月5日，阿兰·B·谢巴德成为第一个进入太空的美国人之时，他搭乘的太空船叫做“自由7号”，当然这并不代表在他之前有六次“自由××号”的飞行。随后的维吉尔·I·葛理森飞了15分37秒，只是确保太空船能够可靠地控制而且轨道计算正确。约翰·H·格林是“水星”计划中第三位飞上太空的人，他在1962年2月20日成为第一个乘太空船环绕地球的美国人，4小时55分23秒的太空之旅使他围绕地球转了3圈。“水星”计划最后一次，也就是第六次“信心7号”，飞行时间已增加到34小时19分49秒，以便评估在轨道上失重近一天半的影响。
“水星”计划所要达到的目标与“东方”号计划基本相同。工程师们设计了一个圆锥形的飞船，总长约2.9米，底部直径约1.8米。飞船的顶端还有一枚逃逸火箭。底端的制动火箭为回收时提供脱离轨道的推力。进入大气层时，飞船底端的烧蚀材料用于防热。当太空舱落入较低的大气层时，太空舱顶端的降落伞打开，使航天员和太空舱安全地降落在海洋中。
“水星”计划虽然晚于苏联10个月才实现轨道飞行，但其技术上取得的成就却比“东方”计划更大，美国在整个“水星”计划中，将多种导弹改进作为运载火箭，从中获得了丰富的经验，这为后来的大型航天计划创造了必要条件。同时“水星”计划在技术上虽然比较复杂，可整个开发过程比较科学，具有推广的潜力，并且发展了几项新技术，在大型航天计划的管理上也积累了相当的经验。
美国通过“水星”计划证明人能够在空间环境中生存和有效地驾驶飞船，也取得了载人飞船设计的初步经验。但是在这一回合的载人航天竞争中输给了苏联，突出表现为载人上天的时间落后于苏联，航天运载能力也处于劣势。
计划目标
美国国家航空航天局为水星计划订立的基本目标（objectives）如下：
（1）发射载人航天器并在地球轨道运行；（Placeamannedspacecraftinorbitalflightaroundtheearth.）
（2）考察太空对人类活动和生理机能的影响；（Investigateman'sperformancecapabilitiesandhisabilitytofunctionintheenvironmentofspace.）
（3）让宇航员和航天器平安返回。（Recoverthemanandthespacecraftsafely.）
计划目标订立后，美国国家航空航天局还为计划订立了几项基本指导原则（guidelines）以确保宇航员和航天器的安全：
已有的技术和装备必须保证在任何情况下都能够正常运作；（Existingtechnologyandoff-the-shelfequipmentshouldbeusedwhereverpractical.）
系统设计应当尽可能地简单可靠；（Thesimplestandmostreliableapproachtosystemdesignwouldbefollowed.）
应选用现有运载火箭将飞船送入轨道；（Anexistinglaunchvehiclewouldbeemployedtoplacethespacecraftintoorbit.）
必须开展渐进而合理的测试流程。（Aprogressiveandlogicaltestprogramwouldbeconducted.）
之后又确定了更多有关于飞船的基本设计要求（requirement）：
飞船必须配备可靠的逃逸系统，以便发射出现意外时，宇航员和飞船可以及时地同火箭分离；（Thespacecraftmustbefittedwithareliablelaunch-escapesystemtoseparatethespacecraftanditscrewfromthelaunchvehicleincaseofimpendingfailure.）
驾驶员必须能够手动控制飞船高度（Thepilotmustbegiventhecapabilityofmanuallycontrollingspacecraftattitude.）
飞船必须搭载能够提供可靠动力、让飞船脱离轨道的制动火箭；（Thespacecraftmustcarryaretrorocketsystemcapableofreliablyprovidingthenecessaryimpulsetobringthespacecraftoutoforbit.）
飞船船体必须符合零升力条件下的阻力制动（外形）以便再入（时减速）；（Azero-liftbodyutilizingdragbrakingwouldbeusedforreentry.）
飞船设计必须能够实现水上降落。（Thespacecraftdesignmustsatisfytherequirementsforawaterlanding.）
关联机构
计划启动后，据估算水星飞船的成本约为20,000,000美元（折合2016年时通胀水平约为162,000,000美元，合1,079,244,000元人民币）后，共有12家公司参与了飞船建造合同的招投标活动，1959年1月，招投标结果公布，麦克唐纳飞机公司（McDonnellAircraftCorporation）赢得了主承包合同，而在此之前的两周，北美航空公司（NorthAmericanAviation）赢得了制造用于测试逃逸塔的小乔火箭（LittleJoe）合同。用于天地通讯的全球跟踪网络组建合同由西部电子公司（WesternElectricCompany）赢得，用于亚轨道发射的红石火箭由克莱斯勒位于阿拉巴马州麦迪逊郡亨茨维尔的工厂生产；宇宙神火箭则由康维尔位于加利福尼亚州圣迭哥的工厂生产。
载人发射任务由位于卡纳维拉尔角空军基地的大西洋导弹发射场（AtlanticMissileRange，现西部发射场，WesternRange），这里同时也是水星控制中心（MercuryControlCenter）的所在地；通讯网络的计算中心设在了马里兰州的戈达德航天中心；小乔火箭发射场位于弗吉尼亚州的瓦勒普斯岛；宇航员的训练在俄亥俄州克利夫兰市的刘易斯飞行推进器实验室（现格伦研究中心）和宾夕法尼亚州沃明斯特的海军航空发展中心（NavalAirDevelopmentCenter，现沃明斯特海军空中作战中心，NavalAirWarfareCenterWarminster）开展；位于新墨西哥州阿拉莫戈多霍洛曼空军基地（HollomanAirForceBase）和弗吉尼亚州兰利研究中心（LangleyResearchCenter）风洞实验室参与了空气动力研究；在飞船的设计研究期间，美国空军和海军提供了大量飞机供研究人员使用，海军和海岸警卫队更投入了大量船只、飞机参与后期对飞船的回收工作中；另外值得一提的是，由于水星计划及载人航天工厂，卡纳维拉尔角南部的小镇可可比奇一下子成为了著名景点，航天任务强有力地推动了当地经济的发展，1962年自由7号发射时，这座小镇一口气涌入了75,000名观众。
宇航员
尽管水星计划从一开始便以载人飞行为最终目标，但是在1958年，航天事业才刚刚开始起步，根本就没人知道在微重力的地球轨道上工作需要具备哪些条件。美国国家航空航天局意识到他们要想组织一支专业的航天员队伍，首先必须解决人选问题。为此，他们组建了一个委员会，专门负责航天员的选拔工作，具体成员包括：高级工程师查尔斯·唐伦（CharlesDonlan）、试飞工程师沃伦·诺斯（WarrenNorth）、外科医生史丹利·怀特（StanleyWhite）、外科医生威廉·阿尔格森（WilliamArgerson）、心理学家艾伦·甘博（AllenGamble）、罗伯特·沃尔斯（RobertVoas）、精神科医生乔治·鲁夫（GeorgeRuff）、精神科医生埃德温·列维（EdwinLevy）。
评选委员会很快留意到航天员的选拔标准和试飞员的选拔标准十分接近，他们的观点受到时任美国总统艾森豪威尔的认同，后者认为宇航员应该是现役飞行员，特别是试飞员。除此之外，他们应该接受过大学教育、已建立了家庭、中等身高和体格，健康状况极好并且热衷于驾驶先进的飞行器。
于是，评选委员会开始筛选现役飞行员的服役记录，他们向全美各航空作战部队下达了招募文件。2013年美国国家档案馆对外公布了一份水星计划招聘航天员广告原件，大致内容如下：
“自愿进入满载火箭燃料、高度易燃的宇航飞船之中，自愿飞往太空，但不保证回程，感兴趣者请将简历投至NASA，转水星计划。”广告中对职位要求的具体描述令人生畏。
时任航天局副局长技术助理的克洛泰尔·伍德在1959年写给保罗·B·本尼特中尉的信中则描述得更为详细，信件简单介绍了水星计划中航天员的各项工作职责，以及需要接受的训练内容：
“职责范围包括参与水星计划可能遇到的飞行模式下的教学、研发以及飞行前训练项目，操作和（或）观察底部固定或移动的模拟器试验，充当试验对象，协助分析研发和评估各种助推器、通讯设备、遥测装置、显示器、运载控制、环境控制及其他涉及发射、大气逃逸、轨道飞行、重返大气层、着陆及回收系统的数据，参与诸如离心项目的专门训练，培养对发射、无重力飞行、重返大气层的耐受力，提升在这种条件下操作运载工具的熟练程度和自信。”
1959年1月，委员会共收到508位飞行员的报名，经过一番筛选后，这份名单被缩减至110人。受邀的飞行员分别来自海军陆战队、海军和空军（陆军飞行员没被邀请是因为他们当中没有人从试飞员学校毕业）。110名飞行员当中有69人于1959年2月到华盛顿报到，参加选拔测试，其中包括面试（技术和心理两方面）、书面测验和体格检查。最终，在这69名飞行员当中，有32人被选中并同意接受在俄亥俄州和新墨西哥州进行的进一步测试。这些测试包括全面的医学和心理评估以及强重力加速度、振动和隔离等环境下的耐压测试。
1959年4月1日，7名宇航员从32位候选人中脱颖而出，并于1959年4月9日，在美国国家航空和航天局在华盛顿举行记者招待会上对外公开：
斯科特·S·卡彭特中尉（美国海军）
戈尔登·G·库珀上尉（美国空军）
约翰·H·格伦中校（美国海军陆战队）
维吉尔·I·（格斯）格里索姆上尉（美国空军）
瓦尔特·M·施艾拉少校（美国海军）
艾伦·谢泼德少校（美国海军）
迪克·K·斯雷顿上尉（美国空军）
大多数水星计划的宇航员是第二次世界大战和/或朝鲜战争的老兵。他们有丰富的飞行经验并且健康状况极好。
被选中以后，宇航员们又经过了几年的培训，包括在水星飞船系统中的训练以及飞行训练、连续的医疗评估和各种环境（沙漠、丛林和海洋等）下的生存训练。他们刻苦地练习并忍受了和家人长时间分离的痛苦，每个人都想在竞争中努力成为第一个进入太空的美国人。
于是，宇航员们在媒体和公众的瞩目下成了名人。他们公开露面为美国国家航空和航天局宣传首个太空项目，并利用公众的关注度来提升自己在项目中的影响力。
除了进行训练和拓展公共关系外，他们还经常咨询水星飞船建造的进展。宇航员们不顾设计飞船工程师们的反对，坚持要求为飞船配备一扇窗户、重返大气层推进器的手动控制装置和配有爆炸螺旋的逃生舱——他们希望能够主动驾驶飞船并且在需要的情况下逃生。他们是飞行员，仅仅乘坐一艘完全自动化飞船的想法与他们的天性相违。
最终，经过数年的准备，初次飞行的安排被确定下来：谢泼德将是第一个进入太空的美国人，然后是格里索姆，再接着是格伦。
航天飞船
详见词条：水星号飞船
水星号飞船的设计由马克西姆·费格特和美国国家航空航天局的太空工作组共同完成，早在美国国家航空咨询委员会时期，马克西姆和他的团队就已经开始着手水星号的设计工作。水星号飞船宽约1.82米（6.0英尺），长约3.29米（10.8英尺），加上逃逸塔后，长度约为7.89米（25.9英尺）。飞船内的有效空间约为2.83立方米（100立方英尺），比宇航员的身体大不了多少，故有人揶揄水星号飞船是“穿”的，而不是“乘坐”的。不过也正是得益于“紧凑”的结构设计，水星号系列中最重的水星-大力神号也只有约1360.77吨（3000磅），和一辆普通面包车差不多。飞船外壳由René41构成——一种耐热的超合金。飞船内部共有120个操作开关——其中55个是电开关，30个是保险丝，还有35个是机械操作杆。
起初NASA并不考虑宇航员的乘坐感受，认为他们是设计过程的“次要参与者”，这使得宇航员与设计人员之间起了很多冲突。然而计划的领导者认为宇航员应该掌控飞船，并把个人能力作为计划成功的重要因素。约翰·格伦在首次轨道飞行时手动姿态调整便是所谓“掌控”的最好证据。宇航员还要求一个更大的舷窗并加增手动再入控制器，都得到了满足。
在任务的发射阶段，飞船和宇航员依靠发射逃逸系统（LES）来避免受发射事故的危害。逃逸系统是安装在飞船上方的一个能产生52000磅力（231千牛顿）推力的固体火箭塔。在发射事故产生时，逃逸系统在1秒内启动，将飞船和宇航员带离失效的运载火箭，随后依靠飞船的降落伞着陆。助推火箭熄火后，逃逸塔完成使命从飞船上脱落，由一枚能产生800磅力（3.6千牛顿）的固体火箭工作1.5秒提供分离推力。
箭船分离时，飞船上的三枚推力为400磅力（1.8千牛顿）的固体火箭点火1秒。这三枚火箭成为加速火箭。
飞船只配备了姿态控制推力器，因此在轨道注入和制动减速期间，飞船不能改变轨道。飞船高低部分各有6个喷射器，每个轴上两个。喷射器的燃料补给来自两个分离的燃料罐，一个自动供给，一个手动供给。宇航员可以选择控制喷射器中的任意一个。飞船还被设计为可以完全接受地面控制，以便在宇航员无法控制时控制飞船。
飞船有3枚固体制动火箭，每枚推力1000磅力(4.5千牛顿)，工作时间10秒。但一枚火箭足以将飞船带回地球。制动时一枚火箭先点火，5秒后第二枚点火，再5秒后第三枚点火。
NASA从麦克唐纳公司订购了20艘飞船，编号1到20，其中10,12,15,17和19号没有使用。3号和4号在无人飞行测试中因事故而被毁。11号在返回地球后沉没，直到38年后才被从大西洋底打捞上来。一部分飞船在制造后由经过了改进（发射中断事故后回收，更新设备用于更长的任务），其命名为原编号加字母，如2B,15B。某些飞船还被改进两次，如15号飞船先改为15A，后改为15B。
NASA和麦克唐纳还制造了许多水星飞船试验版（包括实体模型，原型，复制品）用来测试飞船回收系统，逃逸塔和运载火箭。
水星飞船用于运载单人进入太空并将其安全送回。它的外形呈圆锥状，长2米，锥底直径1.9米，锥顶装有小圆柱体。根据任务的不同，安装在助推火箭顶端的飞船重量可在1043千克到1360千克之间。飞船的上部有一个紧急逃生塔，它可以将太空舱从助推火箭上分离并将其推升到一定的高度。在该高度下，降落伞能够打开并将太空舱和宇航员安全送回离发射架不远的地面上。在飞船的底部有一块隔热罩和一台减速发动机，隔热罩可以保护太空舱重返大气层时不被烧坏，减速发动机则是一些小型的火箭助推器，它们的作用是在飞船重返大气层时使其减速。
与任何飞船一样，水星飞船必须具备以下系统：
生命维持——三只球形氧气瓶为舱类提供纯氧。氢氧化锂滤气罐清除呼出的二氧化碳。鼓风机被用来循环舱内空气并为宇航员降温。绝热材料和双层舱壳有助于保持舱内温度在可承受范围。饮用水由舱内提供。尿液收集系统被集成到太空舱上。宇航员穿戴着增压服和头盔来隔绝热量并免受舱内低压的影响。
能源——电源由1500瓦和3000瓦电池的不同组合来提供。水被用来冷却这些不同的电力系统。
无线电/跟踪通信——高频（HF）和超高频（UHF）的发射机和接收器用于与地面之间双向传送声音、遥控数据以及导航数据。天线和回收信标位于飞船的顶部。一台电视摄像机被安放在舱内以监测宇航员。
操纵——在各个方向（X、Y和Z轴）上的俯仰、翻滚和偏航操作是通过反作用控制推进器来完成的，这些推进器使用高压过氧化氢作为燃料。反作用控制推进器可以自动控制也可以手动控制。三台固体火箭发动机（加速发动机）用来使飞船与助推器分离，另外三台固体火箭发动机（减速发动机）用来在飞船返回地球大气层时使其减速。
重返大气层——飞船装备了烧蚀隔热罩以防止其在重返大气层时，在约1093摄氏度的高温下被烧坏。隔热罩为铝制蜂窝状结构，中间包含多层玻璃纤维材料。随着飞船的下降，隔热罩的材料汽化并带走热量。双层舱壳和隔热材料保持舱内温度在可承受的范围内（但仍然很热）。
着陆——重返大气层后，一个漏斗形的小减速伞在6405米高度处被打开，开始对飞船进行减速以备着陆。主降落伞在3050米高度处被打开，继续对飞船减速从而为水上着陆做准备。就在撞击水面之前，着陆气囊从隔热罩后面急速膨胀以减少撞击力。着陆之后，其他的气囊立即在飞船顶端周围膨胀，使太空舱在水中保持直立，同时降落伞也被释放。一旦救援直升机钩住飞船，宇航员就打开安全舱口离开太空舱，也可以在仪器面板后面爬行然后通过锥顶离开太空舱。
运载火箭
水星计划使用了三种火箭:
小乔伊火箭-8次亚轨道机械测试，2次运送猴子，以及若干逃逸系统测试。
红石运载火箭-4次亚轨道机械测试，一次运送黑猩猩，2次载人亚轨道飞行。
宇宙神运载火箭-4次亚轨道机械测试，2次在轨飞行，1次运送黑猩猩，4次载人轨道飞行。
小乔伊火箭搭载试验版飞船主要用来进行逃逸塔和飞行中断程序测试。红石火箭主要用于亚轨道飞行，宇宙神火箭用于轨道飞行。小乔伊火箭是专为水星计划设计的固体火箭，而宇宙神火箭原本是用来运送核弹头，因运送比弹头更重的飞船而做了必要的加固。1958年10月，水星-朱庇特导弹也曾被考虑作为亚轨道运载工具，但在1959年又因预算原因取消了此计划。大力神系列导弹也曾考虑做水星计划的运载工具，但计划付诸实施前水星计划就终止了，大力神系列导弹用于随后进行的双子星座计划。
水星计划中，也使用了一枚侦察兵火箭，水星-侦察兵1号计划运送一颗卫星来评估遍布全球的水星追踪系统，但卫星随火箭在飞行44秒后由靶场安全系统摧毁。
飞行记录
载人飞行
无人飞行
水星计划含有20次无人发射，并非所有发射都以进入太空为目标，也并非所有发射都达到了预期目标。其中4次飞行搭载了灵长类动物，第15次发射搭载了一只叫做山姆（Sam）的猕猴。（名称源自空军的航天医学院，也就是School of Aerospace Medicine的缩写）。整个计划中使用的动物见下表：
山姆，一只猕猴。1959年12月4日乘坐小乔伊2号到85千米高空。
山姆小姐，一只猕猴，1960年1月21日乘坐小乔伊1B到15千米高空。
含，一只黑猩猩，1961年1月31日乘坐水星-红石2号进行亚轨道飞行。
以挪士，一只黑猩猩，1961年11月29日成坐水星-宇宙神5号进行轨道飞行。
取消任务
水星计划运行期间，共有9次飞行任务被取消。按照规划，水星计划原本应当开展6次亚轨道飞行，但是随着自由钟7号任务顺利落幕，其后的任务因双子星计划的启动而被取消。
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