1965年8月21日，“大力神”II运载火箭把“双子星座”5号送入轨道，航天员为戈登·库柏和查理斯·康德拉。这次飞行任务之一是进行8天载人太空飞行，这是月球任务的来回时间；任务之二是“双子星座”5和本身释放的子卫星太空会合；任务之三是首次使用新能源燃料电池。燃料电池能长时间提供足够电力，是未来“阿波罗”任务的关键能源设备，它把氢氧燃料转换成电能，副产品为可供饮用水。燃料电池是“双子星座”5的主要能源。
发射后2小时13分，“双子星座”5弹射释放会合用的子卫星，雷达显示子卫星以相对速度2米/秒移动。到4小时22分，航天员发现飞船上携带的燃料电池压力由850磅/平方英寸下降到65磅/平方英寸，虽然还是高于规定范围的最小值22.2磅/平方英寸，但是库柏决定关闭燃料电池，由电池供电。
戈登·库柏和查理斯·康德拉本打算试验飞船和子卫星会合，由于燃料电池电力供应问题，迫使会合改为把“双子星座”飞船操作到一个事先定好的太空位置的象征性会合。象征性会合进行得很顺利，航天员利用轨道姿态和操作系统试验了四种机动方式——远地点调整、相位调整、平面变化和椭圆机动。
由于动力问题，本打算提前结束任务，但是试验任务飞行指挥认为燃料电池会继续工作，要求再启动燃料电池，让“双子星座”5号留轨道完成8天飞行任务。最后库柏和康德拉打破1963年由苏联“东方”5号飞船创造的5天在轨世界纪录。在轨医疗测试还显示更长太空飞行的可行性。燃料电池事故的原因后来被认为是氧气罐加热器的短路引起的。(www.xing528.com)
进入任务190小时27分43秒后，在夏威夷上空返航制动点火。通过转动太空舱产生阻力和升力，控制太空舱再入大气。由于程序员把地球旋转率24小时360°输成360.98°，导致着陆点与计划着陆点偏离130公里。乘员舱飘落大西洋后被直升机救起。
图5-5 戈登·库柏被吊进救生直升机
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