Die zweite Mission von Project Gemini war Gemini IV. Weiß II, Pilot.
Eine Titan-Rakete brachte die Gemini-Kapsel auf eine Höhe von 296,1 km. McDivit und White machten 62 Umlaufbahnen und die Flugdauer betrug 4 Tage, 1 Stunde, 56 Minuten, 12 Sekunden. Das Gemini-Raumschiff wog 3574 kg.
Der Höhepunkt der Mission war eine EVA (Extra Vehicle Activity) von Ed White, bei der er aus dem Raumschiff stieg und 23 Minuten lang schwebte, während er angebunden war, nicht annähernd lang genug für White. Er sagte später, der Weltraumspaziergang sei der bequemste Teil der Mission und der Befehl, ihn zu beenden, sei der „traurigste Moment“ seines Lebens.
Weiß wurde durch eine 25 Fuß Nabelschnur an der Kapsel befestigt. Zum Manövrieren benutzte er zunächst eine gasbetriebene Waffe in der Hand. Nach den ersten drei Minuten ging der Kraftstoff aus und White bewegte sich herum, indem er seinen Körper drehte und an der Schnur zog.
Die anderen Hauptziele der Mission waren die Bewertung der Auswirkungen eines längeren Raumfluges, einschließlich der Überprüfung der Leistung eines Raumfahrzeugs während einer viertägigen Mission und der Bewertung der Verfahren für Ruhe- und Arbeitszyklen der Besatzung, Essenspläne und Flugplanung in Echtzeit .
Zu den sekundären Zielen gehörte der Versuch, mit der zweiten Stufe des Gemini Launch Vehicle zu stationieren und sich zu treffen und 11 Experimente durchzuführen.
Bis auf eines wurden alle Hauptziele erreicht: Der computergesteuerte Wiedereintritt konnte aufgrund einer versehentlichen Änderung des Computerspeichers nicht verwendet werden. Alle sekundären Ziele wurden erreicht, mit der Ausnahme, dass aufgrund des übermäßigen Kraftstoffverbrauchs nicht alle Manöver zur Stationierung und zum Rendezvous durchgeführt werden konnten.
Gemini IV spritzte am 7. Juni 1965 im Atlantik 27 Grad 44 Minuten nördlich und 74 Grad 11 Minuten westlich, etwa 81,4 km von der versuchten Landezone entfernt.
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