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參、飛行任務
這項計劃以SM-68B(LGM-25C)泰坦二式(Titan-II)洲際彈道飛彈(ICBM, Intercontinental Ballistic Missile)修改為運載火箭，將雙人太空艙送入軌道。泰坦二式為洛克希德太空系統公司(Lockheed Space Systems)製造，全長40.7公尺，直徑3公尺，鼻端減阻罩長8.5公尺，空重15.3噸，升空重21.33噸。火箭為兩節式設計，第二節使用兩具總推力21.33噸，以液態氧(Liquid Oxygen)與液態氫(Liquid Hydrogen)為推進劑的航空噴射(Aerojet)LR-87液態燃料火箭發動機(Liquid Rocket Engine)；第一節使用一具推力45噸的LR-91發動機。
雙人太空艙為麥克唐納飛機公司(McDonnell Aircraft Corp)製造，全長3.4公尺，直徑2.3公尺，空重3,200公斤。從1964年4月8日GT-01雙子星一號(Gemini-1)至1965年1月19日GT-02雙子星二號(Gemini-2)任務，皆是在無人狀態下測試太空艙的系統運作，以確保載人升空時的安全性。
一、雙子星三號
該項計畫的首次雙人太空飛行任務，為編號GT-03的雙子星三號(Gemini-3)，太空艙命名為瑪麗‧布朗(Molly Brown)。由美國空軍(USAF)出身的水星計劃(Project Mercury)資深太空人維吉爾．葛瑞森(Virgil I. Grissom)擔任指揮官(Commander)帶領，約翰‧楊格(John W. Young)擔任飛行員(Pilot)。於1965年3月23日09:24在LC-19發射臺升空，進入224公里高的軌道後環繞地球三圈，在軌道上飛行了4小時52分31秒。
二、雙子星四號
雙子星四號(Gemini-IV)任務編號GT-04，由詹姆士‧麥克迪威特(James A. McDivitt)擔任指揮官，飛行員是愛德華‧懷特(Edward H. White II)。1965年6月3日10:15升空，軌道高度296.1公里，環繞地球62圈，飛行了4天又1小時56分12秒，於6月7日返回地球。這次的任務中首次實施36分鐘的載具外活動(EVA, Extra Vehicular Activity)，進行太空裝的初步測試，並全面測試太空艙的各項系統。
三、雙子星五號
編號GT-05的雙子星五號(Gemini-V)任務，由戈登．庫伯(L. Gordon Cooper)擔任指揮官，查爾斯‧康納(Charles Conrad)擔任飛行員。於1965年8月21日08:59升空，軌道高度349.8公里。這次任務時間長達八天，是以往太空飛行時間紀錄的兩倍。這是全憑新式再生性氫氧燃料電池(RFC, Regenerative Fuel Cell)能產生足夠電力，使任務時間得以延長。庫伯和康納原本要與預先發射的火箭會合，卻發生太空艙電力供應出現時斷時續的情形，迫使這次變換飛行軌道的會合轉為較簡單的「影子會合」，即太空艙只飛到太空中預定會合的位置上。
庫柏是水星計劃中的資深太空人，也是第一位兩次往返太空的太空人。在這次任務中，他和康納為美國國防部(DoD)拍下許多地球的高解析照片，但礙於燃料電池及操控系統(Control System)出現問題，其他數項須使用電力的實驗被迫取消，因此只能在軌道上繞著地球不斷飛行，康納懊悔沒有帶書來解悶。此外在太空艙上的醫學實驗，也驗證了長時間太空任務的可行性。這次任務環繞地球120圈，飛行了7天又22小時55分14秒，於8月29日返回地球。
四、雙子星六號
華特．薛拉(Walter M. Schirra)是水星計劃中的資深太空人，在這次編號GT-06雙子星六號(Gemini-VI-A)任務中擔任指揮官，飛行員是湯姆士‧史達福(Thomas P. Stafford)。這次任務原本要太空艙與在1965年10月25日發射的雙子星泊接載具(GATV, Gemini Agena Target Vehicle)在太空中會合並泊接，不過在控制中心與泊接載具失去聯絡後，計劃於是更改為兩艘雙子星太空艙的會合。
在第一組的波曼及羅威爾升空後八天，12月13日第二組的薛拉及史達福接著準備升空，但在LC-19發射臺上的泰坦二式運載火箭卻突然熄火，雖然控制中心的倒數計時器已經開始跳動，但冷靜的指揮官薛拉並沒有啟動逃生系統，因薛拉沒有感到火箭強大的推進力量，並相信自己的直覺。三天後雙子星六號在1965年12月15日08:37成功的進入311.3公里高的軌道，靠著電腦導航與史達福的飛行技術，雙子星六號太空艙於發射日當天成功與六另一艘太空艙會合。一經會合後這兩艘雙子星太空艙就環繞著對方飛行，相距只有0.3048公尺但從未與對方泊接，兩艘雙子星太空艙維持這個姿態約五小時，這項於軌道上會合的主要任務圓滿達成。雙子星六號在這次任務中環繞地球16次，飛行了1天1小時51分24秒，於次日返回地球。
這項計劃以SM-68B(LGM-25C)泰坦二式(Titan-II)洲際彈道飛彈(ICBM, Intercontinental Ballistic Missile)修改為運載火箭，將雙人太空艙送入軌道。泰坦二式為洛克希德太空系統公司(Lockheed Space Systems)製造，全長40.7公尺，直徑3公尺，鼻端減阻罩長8.5公尺，空重15.3噸，升空重21.33噸。火箭為兩節式設計，第二節使用兩具總推力21.33噸，以液態氧(Liquid Oxygen)與液態氫(Liquid Hydrogen)為推進劑的航空噴射(Aerojet)LR-87液態燃料火箭發動機(Liquid Rocket Engine)；第一節使用一具推力45噸的LR-91發動機。
雙人太空艙為麥克唐納飛機公司(McDonnell Aircraft Corp)製造，全長3.4公尺，直徑2.3公尺，空重3,200公斤。從1964年4月8日GT-01雙子星一號(Gemini-1)至1965年1月19日GT-02雙子星二號(Gemini-2)任務，皆是在無人狀態下測試太空艙的系統運作，以確保載人升空時的安全性。
一、雙子星三號
該項計畫的首次雙人太空飛行任務，為編號GT-03的雙子星三號(Gemini-3)，太空艙命名為瑪麗‧布朗(Molly Brown)。由美國空軍(USAF)出身的水星計劃(Project Mercury)資深太空人維吉爾．葛瑞森(Virgil I. Grissom)擔任指揮官(Commander)帶領，約翰‧楊格(John W. Young)擔任飛行員(Pilot)。於1965年3月23日09:24在LC-19發射臺升空，進入224公里高的軌道後環繞地球三圈，在軌道上飛行了4小時52分31秒。
二、雙子星四號
雙子星四號(Gemini-IV)任務編號GT-04，由詹姆士‧麥克迪威特(James A. McDivitt)擔任指揮官，飛行員是愛德華‧懷特(Edward H. White II)。1965年6月3日10:15升空，軌道高度296.1公里，環繞地球62圈，飛行了4天又1小時56分12秒，於6月7日返回地球。這次的任務中首次實施36分鐘的載具外活動(EVA, Extra Vehicular Activity)，進行太空裝的初步測試，並全面測試太空艙的各項系統。
三、雙子星五號
編號GT-05的雙子星五號(Gemini-V)任務，由戈登．庫伯(L. Gordon Cooper)擔任指揮官，查爾斯‧康納(Charles Conrad)擔任飛行員。於1965年8月21日08:59升空，軌道高度349.8公里。這次任務時間長達八天，是以往太空飛行時間紀錄的兩倍。這是全憑新式再生性氫氧燃料電池(RFC, Regenerative Fuel Cell)能產生足夠電力，使任務時間得以延長。庫伯和康納原本要與預先發射的火箭會合，卻發生太空艙電力供應出現時斷時續的情形，迫使這次變換飛行軌道的會合轉為較簡單的「影子會合」，即太空艙只飛到太空中預定會合的位置上。
庫柏是水星計劃中的資深太空人，也是第一位兩次往返太空的太空人。在這次任務中，他和康納為美國國防部(DoD)拍下許多地球的高解析照片，但礙於燃料電池及操控系統(Control System)出現問題，其他數項須使用電力的實驗被迫取消，因此只能在軌道上繞著地球不斷飛行，康納懊悔沒有帶書來解悶。此外在太空艙上的醫學實驗，也驗證了長時間太空任務的可行性。這次任務環繞地球120圈，飛行了7天又22小時55分14秒，於8月29日返回地球。
四、雙子星六號
華特．薛拉(Walter M. Schirra)是水星計劃中的資深太空人，在這次編號GT-06雙子星六號(Gemini-VI-A)任務中擔任指揮官，飛行員是湯姆士‧史達福(Thomas P. Stafford)。這次任務原本要太空艙與在1965年10月25日發射的雙子星泊接載具(GATV, Gemini Agena Target Vehicle)在太空中會合並泊接，不過在控制中心與泊接載具失去聯絡後，計劃於是更改為兩艘雙子星太空艙的會合。
在第一組的波曼及羅威爾升空後八天，12月13日第二組的薛拉及史達福接著準備升空，但在LC-19發射臺上的泰坦二式運載火箭卻突然熄火，雖然控制中心的倒數計時器已經開始跳動，但冷靜的指揮官薛拉並沒有啟動逃生系統，因薛拉沒有感到火箭強大的推進力量，並相信自己的直覺。三天後雙子星六號在1965年12月15日08:37成功的進入311.3公里高的軌道，靠著電腦導航與史達福的飛行技術，雙子星六號太空艙於發射日當天成功與六另一艘太空艙會合。一經會合後這兩艘雙子星太空艙就環繞著對方飛行，相距只有0.3048公尺但從未與對方泊接，兩艘雙子星太空艙維持這個姿態約五小時，這項於軌道上會合的主要任務圓滿達成。雙子星六號在這次任務中環繞地球16次，飛行了1天1小時51分24秒，於次日返回地球。
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